Spaľujeme vodu. Vedci objavili jednoduchý spôsob získavania vodíka z vody Rozklad vody pomocou magnetu

tra. Táto technika bola diskutovaná vyššie v odseku o čistení oxidu uhoľnatého CO. Tento spôsob získavania vodíka sa síce na prvý pohľad môže zdať atraktívny, no jeho praktická realizácia je pomerne komplikovaná.

Predstavte si taký experiment. Vo valcovej nádobe pod p shn je 1 kmol čistej vodnej pary. Hmotnosť piestu vytvára konštantný tlak v cocj rovný 1 atm. Para v nádobe sa ohrieva na teplotu > 3000 K. Uvedené hodnoty tlaku a teploty boli zvolené ľubovoľne. ale ako príklad.

Ak sú v nádobe len molekuly H2O, tak množstvo voľnej energie systému možno určiť pomocou zodpovedajúcich TeD tabuliek dynamických vlastností vody a vodnej pary.V skutočnosti však aspoň niektoré z molekúl vodnej pary sa rozkladajú na ich základné chemické prvky, t. j. vodík a kyslík:

preto získaná zmes obsahujúca molekuly H20, H2 a O2 bude zuhoľnatená. inou hodnotou voľnej energie. Ak by sa všetky molekuly vodnej pary disociovali, potom by nádoba obsahovala zmes plynov obsahujúcu 1 kmol vodíka a 0,5 kmol kyslíka. Množstvo voľnej energie tejto zmesi plynov pri rovnakom tlaku (1 a a teplote (3 000 K)) je väčšie ako množstvo voľnej energie čistej vodnej pary. Všimnite si, že 1 kmol vodnej pary sa premenil na 1 kmol vodíka a 0,5 kmol kyslíka, t. j. celkové množstvo látky me: je A "oG) | | (= 1,5 kmol. Parciálny tlak vodíka b> je teda 1 / 1,5 atm a parciálny tlak kyslík je 0,5 / 1,5 atm. Pri akejkoľvek realistickej hodnote teploty bude disociácia vody n neúplná. Označme podiel molekúl disociovanej zmeny F. Potom množstvo vodnej pary (kmol), ktorá nebola rozložená, sa bude rovnať (1 - F) (predpokladáme, že v nádobe bol 1 kmol vodnej pary). Množstvo vytvoreného vodíka (kmol) sa bude rovnať F a kyslíku - F. Výsledná zmes bude mať zloženie (1-F)n20 + FH2 + ^F02. Celková zmes plynov (kmol) Ryža. 8.8. Závislosť voľnej energie zmesi vodnej pary, vodíka a kyslíka od molárneho zlomku disociovanej vodnej pary Voľná ​​energia zložky zmesi závisí od tlaku podľa vzťahu 8i = 8i +RTnp(, (41) kde g - je voľná energia /-tej zložky zmesi na 1 kilomol ftp a tlak 1 atm (pozri „Závislosť voľnej energie od teploty v kapitole 7). Závislosť voľnej energie zmesi od F, určená rovnicou (42), je znázornená na obr.8.8 Ako je zrejmé z obrázku, voľná energia zmesi vodnej pary, kyslíka a vodíka pri teplote 3000 K a tlak 1 atm: minimum, ak sa podiel disociovaných molekúl vody spája so zložením 14,8 %. V tomto bode sa rýchlosť spätnej reakcie n, + - SU, -\u003e H-, 0 rovná rýchlosti 1 2 sti priamej reakcie H20 -»H2 + - 02, t.j. rovnováha sa ustanoví. Na určenie bodu rovnováhy je potrebné nájsť hodnotu F at torus SP11X má minimum. d Gmjy - $ - $ 1 - $ -^ \u003d - Jan2o + Ru2 + 2^o2 + Sh2o “ Sn2 ~ 2 go2 Rovnovážna konštanta Kp závisí od teploty a od stechiometrických koeficientov v rovnici chemickej reakcie. Hodnota Kp pre reakciu H-0 -» H2 + ^02 sa líši od hodnoty pre reakciu 2H20 -» ​​​​2H2 + 02. Okrem toho rovnovážna konštanta nezávisí od tlaku. Ak sa totiž obrátime na vzorec (48), vidíme, že hodnoty voľnej energie g* sú určené pri tlaku 1 atm a nezávisia od tlaku v systéme. Navyše, ak vodná para obsahuje prímes inertného plynu, ako je argón, potom to tiež nezmení hodnotu rovnovážnej konštanty, pretože hodnota g "Ar sa rovná 1 *. Vzťah medzi rovnovážnou konštantou Kp a podielom disociovanej vodnej pary /' možno získať vyjadrením parciálnych tlakov zložiek zmesi ako funkcie F, ako to bolo urobené vo vzorcoch (38), 39) a (40). Upozorňujeme, že tieto vzorce platia iba pre konkrétny prípad, keď je celkový tlak 1 atm. Vo všeobecnom prípade, keď má zmes plynov ľubovoľný tlak p, možno parciálne tlaky vypočítať pomocou nasledujúcich vzťahov: Ako vyplýva z vyššie uvedených informácií, priamy tepelný rozklad vody je možný len pri veľmi vysokých teplotách. Ako je znázornené na obr. 8.9, pri teplote topenia paládia (1825 K) pri atmosférickom tlaku. len malá časť vodnej pary podlieha disociácii, čo znamená, že parciálny tlak vodíka produkovaného tepelným rozkladom vody bude príliš nízky na to, aby sa dal použiť v praktických aplikáciách. Zvýšenie tlaku vodnej pary situáciu nenapraví, pretože stupeň disociácie prudko klesá pri (obr. 8.10). Definíciu rovnovážnej konštanty možno rozšíriť aj na prípad zložitejších reakcií. Tak napríklad na reakciu Hodnota -246 MJ/kmol je hodnota energie tvorby vody, spriemerovaná v teplotnom rozsahu od nuly do 3000 K. Uvedený pomer je ďalším príkladom Boltzmannovej rovnice.

Experimentálne bol objavený a študovaný nový efekt „studeného“ vysokonapäťového elektrodymu odparovania a lacnej vysokonapäťovej disociácie kvapalín.Na základe tohto objavu autor navrhol a patentoval novú vysokoúčinnú nízkonákladovú technológiu získavania paliva plyn z niektorých vodných roztokov na báze vysokonapäťového kapilárneho elektrodymu.

ÚVOD

Tento článok je o novom sľubnom vedeckom a technickom smere vodíkovej energie. Informuje, že v Rusku bol objavený a experimentálne testovaný nový elektrofyzikálny efekt intenzívneho „studeného“ vyparovania a disociácie kvapalín a vodných roztokov na palivové plyny bez akejkoľvek spotreby elektrickej energie – vysokonapäťová kapilárna elektroosmóza. Uvádzame živé príklady prejavu tohto dôležitého účinku v Živej prírode. Otvorený efekt je fyzikálnym základom mnohých nových „prelomových“ technológií v oblasti vodíkovej energie a priemyselnej elektrochémie. Na jej základe autor vyvinul, patentoval a aktívne skúma novú vysokovýkonnú a energeticky efektívnu technológiu získavania horľavých palivových plynov a vodíka z vody, rôznych vodných roztokov a vodno-organických zlúčenín. Článok odhaľuje ich fyzikálnu podstatu a techniku ​​implementácie v praxi, technicko-ekonomické hodnotenie perspektív nových generátorov plynu. Článok poskytuje aj analýzu hlavných problémov vodíkovej energie a jej jednotlivých technológií.

Stručne o histórii objavu kapilárnej elektroosmózy a disociácie kvapalín na plyny a vývoji novej technológie Efekt som objavil v roku 1985. Pokusy a pokusy na kapilárnom elektroosmotickom „studenom“ vyparovaní a rozklade kvapalín s produkciou tzv. palivový plyn bez príkonu boli mnou realizované v období od 1986 - 96 rokov Prvýkrát o prirodzenom procese "studeného" vyparovania vody v závodoch som napísal v roku 1988 článok "Rastliny - prírodné elektrické čerpadlá" /1/. O novej vysoko účinnej technológii získavania palivových plynov z kvapalín a získavania vodíka z vody na základe tohto efektu som informoval v roku 1997 v článku „Nová elektrická požiarna technika“ (časť „Je možné spaľovať vodu“) /2/. Článok je vybavený početnými ilustráciami (obr. 1-4) s grafmi, blokovými schémami experimentálnych zariadení, ktoré odhaľujú hlavné konštrukčné prvky a elektrické obslužné zariadenia (zdroje elektrického poľa) mnou navrhovaných kapilárnych elektroosmotických generátorov palivového plynu. Zariadenia sú originálne konvertory kvapalín na palivové plyny. Sú znázornené na obr. 1-3 v zjednodušenej forme, dostatočne podrobne na vysvetlenie podstaty novej technológie výroby vykurovacieho plynu z kvapalín.

Zoznam ilustrácií a ich krátke vysvetlenia sú uvedené nižšie. Na obr. 1 je znázornené najjednoduchšie experimentálne usporiadanie pre "studené" splyňovanie a disociáciu kvapalín s ich premenou na vykurovací plyn pomocou jediného elektrického poľa. Obrázok 2 ukazuje najjednoduchšie experimentálne nastavenie pre „studené“ splyňovanie a disociáciu kvapalín s dvoma zdrojmi elektrického poľa (elektrické pole s konštantným znamienkom na „studené“ odparovanie akejkoľvek kvapaliny elektroosmózou a druhé pulzné (striedajúce) pole na drvenie molekuly odparenej kvapaliny a jej premenu na palivo Obr.3 znázorňuje zjednodušenú blokovú schému kombinovaného zariadenia, ktoré na rozdiel od zariadení (obr. 1, 2) zabezpečuje aj dodatočnú elektroaktiváciu odparenej kvapaliny.čerpadlo-výparník kvapalín (generátor horľavých plynov) na hlavných parametroch zariadení. Ukazuje najmä vzťah medzi výkonom zariadenia na intenzite elektrického poľa a na ploche kapilárneho odparovaného povrchu. obrázky a dekódovanie prvkov samotných zariadení sú uvedené v popisoch k nim. Popis Vzájomné väzby medzi prvkami zariadení a prevádzkou zariadení v dynamike sú uvedené nižšie v texte v príslušných častiach článku.

PERSPEKTÍVY A PROBLÉMY VODÍKOVEJ ENERGIE

Efektívna výroba vodíka z vody je lákavým starým snom civilizácie. Pretože na planéte je veľa vody a vodíková energia sľubuje ľudstvu „čistú“ energiu z vody v neobmedzenom množstve. Navyše samotný proces spaľovania vodíka v kyslíkovom prostredí získanom z vody poskytuje ideálne spaľovanie z hľadiska výhrevnosti a čistoty.

Preto je vytvorenie a priemyselný rozvoj vysoko účinnej technológie elektrolýzy štiepenia vody na H2 a O2 dlhodobo jednou z naliehavých a prioritných úloh energetiky, ekológie a dopravy. Ešte naliehavejším a naliehavejším problémom v energetike je splyňovanie tuhých a kvapalných uhľovodíkových palív, konkrétnejšie vytváranie a zavádzanie energeticky efektívnych technológií na výrobu spáliteľných palivových plynov z akýchkoľvek uhľovodíkov vrátane organického odpadu. Napriek dôležitosti a jednoduchosti civilizačných energetických a environmentálnych problémov ešte neboli efektívne vyriešené. Aké sú teda dôvody vysokej spotreby energie a nízkej produktivity známych vodíkových energetických technológií? Viac o tom nižšie.

STRUČNÁ POROVNÁVACIA ANALÝZA STAVU A VÝVOJA VODÍKOVEJ PALIVOVEJ ENERGIE

Priorita vynálezu na získavanie vodíka z vody elektrolýzou vody patrí ruskému vedcovi Lachinovovi D.A. (1888). Prezrel som si stovky článkov a patentov v tomto vedecko-technickom smere. Spôsoby výroby vodíka pri rozklade vody sú rôzne: tepelné, elektrolytické, katalytické, termochemické, termogravitačné, elektroimpulzné a iné /3-12/. Z hľadiska spotreby energie je energeticky najnáročnejšia metóda tepelná /3/ a najmenej energeticky náročná metóda elektrického impulzu Američana Stanleyho Meyera /6/. Meyerova technológia /6/ je založená na metóde diskrétnej elektrolýzy rozkladu vody vysokonapäťovými elektrickými impulzmi pri rezonančných frekvenciách vibrácií molekúl vody (Meyerov elektrický článok). Je podľa môjho názoru najprogresívnejší a najsľubnejší z hľadiska aplikovaných fyzikálnych účinkov aj z hľadiska spotreby energie, jeho produktivita je však stále nízka a je obmedzená potrebou prekonať medzimolekulové väzby kvapaliny a absencia mechanizmu na odstraňovanie vytvoreného palivového plynu z pracovnej zóny kvapalnej elektrolýzy.

Záver: Všetky tieto a ďalšie známe spôsoby a zariadenia na výrobu vodíka a iných palivových plynov sú stále neefektívne z dôvodu chýbajúcej skutočne vysoko účinnej technológie na odparovanie a štiepenie molekúl kvapalín. Viac o tom v ďalšej časti.

ANALÝZA PRÍČIN VYSOKEJ ENERGETICKEJ NÁROČNOSTI A NÍZKEJ PRODUKTIVITY ZNÁMYCH TECHNOLÓGIÍ NA ZÍSKAVANIE PALIVOVÝCH PLYNOV Z VODY

Získavanie palivových plynov z kvapalín s minimálnou spotrebou energie je veľmi náročná vedecko-technická úloha Značné náklady na energiu pri získavaní vykurovacieho plynu z vody v známych technológiách sú vynaložené na prekonanie medzimolekulových väzieb vody v jej kvapalnom stave agregácie. Pretože voda má veľmi zložitú štruktúru a zloženie. Navyše je paradoxné, že napriek jej prekvapivému rozšíreniu v prírode štruktúra a vlastnosti vody a jej zlúčenín nie sú doteraz v mnohých ohľadoch prebádané /14/.

Zloženie a latentná energia medzimolekulových väzieb štruktúr a zlúčenín v kvapalinách.

Fyzikálno-chemické zloženie aj obyčajnej vody z vodovodu je dosť komplikované, pretože voda obsahuje množstvo medzimolekulových väzieb, reťazcov a iných štruktúr molekúl vody. Najmä v bežnej vodovodnej vode sú rôzne reťazce špeciálne prepojených a orientovaných molekúl vody s iónmi nečistôt (tvorba klastrov), jej rôznymi koloidnými zlúčeninami a izotopmi, minerálmi, ako aj mnohými rozpustenými plynmi a nečistotami /14/.

Vysvetlenie problémov a energetických nákladov na "horúce" odparovanie vody známymi technológiami.

To je dôvod, prečo pri známych metódach štiepenia vody na vodík a kyslík je potrebné vynaložiť veľa elektriny na oslabenie a úplné rozbitie medzimolekulových a potom molekulárnych väzieb vody. Na zníženie energetických nákladov na elektrochemický rozklad vody sa často používa dodatočné tepelné zahrievanie (až do tvorby pary), ako aj zavádzanie ďalších elektrolytov, napríklad slabých roztokov zásad a kyselín. Tieto dobre známe zlepšenia však stále neumožňujú výrazne zintenzívniť proces disociácie kvapalín (najmä rozklad vody) z kvapalného stavu agregácie. Použitie známych technológií tepelného odparovania je spojené s obrovským výdajom tepelnej energie. A použitie drahých katalyzátorov v procese získavania vodíka z vodných roztokov na zintenzívnenie tohto procesu je veľmi drahé a neefektívne. Hlavný dôvod vysokej spotreby energie pri použití tradičných technológií na disociáciu kvapalín je dnes už jasný, vynakladajú sa na rozbíjanie medzimolekulových väzieb kvapalín.

Kritika najprogresívnejšej elektrotechnológie získavania vodíka z vody od S. Meyera /6/

Elektrovodíková technológia Stanleyho Mayera je nepochybne najhospodárnejšia zo známych a najprogresívnejšia z hľadiska fyziky práce. Ale jeho povestný elektrický článok /6/ je tiež neefektívny, pretože napokon nemá mechanizmus na efektívne odstraňovanie molekúl plynu z elektród. Tento proces disociácie vody pri Mayerovej metóde je navyše spomalený tým, že pri elektrostatickej separácii molekúl vody od samotnej kvapaliny je potrebné vynaložiť čas a energiu na prekonanie obrovskej latentnej potenciálnej energie medzimolekulových väzieb a štruktúry vody a iných kvapalín.

ZHRNUTIE ANALÝZY

Preto je celkom jasné, že bez nového originálneho prístupu k problému disociácie a premeny kvapalín na palivové plyny vedci a technológovia nedokážu vyriešiť tento problém intenzifikácie tvorby plynov. Samotná implementácia ďalších známych technológií do praxe stále „sklzuje“, keďže všetky sú energeticky oveľa náročnejšie ako technológia Mayer. A preto v praxi neúčinné.

STRUČNÁ FORMULÁCIA CENTRÁLNEHO PROBLÉMU VODÍKOVEJ ENERGIE

Ústredný vedecko-technický problém vodíkovej energie je podľa mňa práve v nedoriešení a potrebe hľadania a uvádzania do praxe novej technológie na mnohonásobné zintenzívnenie procesu získavania vodíka a palivového plynu z akýchkoľvek vodných roztokov a emulzie s prudkým súčasným znížením nákladov na energiu. Prudké zintenzívnenie procesov štiepenia kvapalín so znížením spotreby energie v známych technológiách je zatiaľ v zásade nemožné, pretože donedávna nebol vyriešený hlavný problém efektívneho odparovania vodných roztokov bez dodávky tepelnej a elektrickej energie. Hlavná cesta k zlepšeniu vodíkových technológií je jasná. Je potrebné naučiť sa efektívne odparovať a splyňovať kvapaliny. A to čo najintenzívnejšie a s čo najmenšou spotrebou energie.

METODIKA A VLASTNOSTI IMPLEMENTÁCIE NOVEJ TECHNOLÓGIE

Prečo je para na výrobu vodíka z vody lepšia ako ľad? Pretože molekuly vody sa v nej pohybujú oveľa voľnejšie ako vo vodných roztokoch.

a) Zmena stavu agregácie kvapalín.

Je zrejmé, že medzimolekulové väzby vodnej pary sú slabšie ako väzby vody vo forme kvapaliny a ešte viac vody vo forme ľadu. Plynné skupenstvo vody ďalej uľahčuje prácu elektrického poľa na následnom štiepení samotných molekúl vody na H2 a O2. Sľubnou hlavnou cestou rozvoja elektrovodíkovej energie sú preto metódy na efektívnu premenu stavu agregácie vody na vodný plyn (para, hmla). Pretože prevedením kvapalnej fázy vody do plynnej fázy sa dosiahne oslabenie a (alebo) úplné roztrhnutie a medzimolekulový zhluk a iné väzby a štruktúry, ktoré existujú vo vodnej kvapaline.

b) Elektrický ohrievač vody - anachronizmus vodíkovej energie alebo opäť o paradoxoch energie pri vyparovaní kvapalín.

Ale nie všetko je také jednoduché. S prechodom vody do plynného skupenstva. Ako je to však s potrebnou energiou potrebnou na odparovanie vody. Klasickým spôsobom jeho intenzívneho odparovania je tepelný ohrev vody. Ale je to aj veľmi energeticky náročné. Zo školskej lavice nás učili, že proces vyparovania vody a dokonca aj jej varu si vyžaduje veľmi významné množstvo tepelnej energie. Informácie o požadovanom množstve energie na odparenie 1 m³ vody sú dostupné v ktorejkoľvek fyzikálnej príručke. To je veľa kilojoulov tepelnej energie. Alebo veľa kilowatthodín elektriny, ak sa odparovanie vykonáva ohrevom vody z elektrického prúdu. Kde je cesta von z energetickej slepej uličky?

KAPILÁRNA ELEKTROOZMÓZA VODY A VODNÝCH ROZTOKOV PRE „STUDENÉ VYPAROVANIE“ A DISOCIÁCIU KVAPALIN NA PALIVOVÉ PLYNY (popis nového efektu a jeho prejavy v prírode)

Dlho som hľadal takéto nové fyzikálne efekty a nízkonákladové metódy na odparovanie a disociáciu kvapalín, veľa som experimentoval a stále som našiel spôsob, ako efektívne "studené" odparovanie a disociáciu vody na horľavý plyn. Tento úžasný efekt krásy a dokonalosti mi navrhla samotná príroda.

Príroda je naša múdra učiteľka. Je to paradoxné, ale ukazuje sa, že vo Wildlife nezávisle od nás už dávno existuje účinný spôsob elektrokapilárneho čerpania a „studeného“ odparovania kvapaliny s jej prechodom do plynného skupenstva bez akéhokoľvek prísunu tepelnej energie a elektriny. A tento prirodzený efekt sa realizuje pôsobením zemského znakovo-konštantného elektrického poľa na kvapalinu (vodu) nachádzajúcu sa v kapilárach, a to prostredníctvom kapilárnej elektroosmózy.

Rastliny sú prírodné, energeticky dokonalé, elektrostatické a iónové pumpy-odparovače vodných roztokov začali vytrvalo hľadať svoju obdobu a prejav tohto javu v Živej prírode. Veď príroda je naša večná a múdra Učiteľka. A našiel som to na začiatku v rastlinách!

a) Paradox a dokonalosť energie prírodných čerpadiel rastlinného výparníka.

Zjednodušené kvantitatívne odhady ukazujú, že mechanizmus činnosti čerpadiel na odparovanie prirodzenej vlhkosti v rastlinách, a najmä vo vysokých stromoch, je jedinečný svojou energetickou účinnosťou. Naozaj je už známe a je ľahké vypočítať, že prirodzená pumpa vysokého stromu (s výškou koruny asi 40 m a priemerom kmeňa asi 2 m) prečerpá a odparí kubické metre vlhkosti za deň. Navyše bez dodávky tepelnej a elektrickej energie zvonku. Ekvivalentná energetická kapacita takéhoto prírodného elektrického čerpadla na odparovanie vody v tomto obyčajnom strome, analogicky s tradičnými zariadeniami, ktoré používame na podobné účely v technike, čerpadlá a elektrické ohrievače vody na odparovanie vody na vykonávanie rovnakej práce, sú desiatky kilowattov. Stále je pre nás ťažké čo i len pochopiť takú energetickú dokonalosť Prírody a zatiaľ ju nedokážeme hneď skopírovať. A rastliny a stromy sa naučili, ako efektívne vykonávať túto prácu pred miliónmi rokov bez akéhokoľvek zásobovania a plytvania elektrickou energiou, ktorú všade používame.

b) Popis fyziky a energetiky prirodzeného rastlinného čerpadla na odparovanie kvapaliny.

Ako teda funguje prirodzené čerpadlo-odparovač vody v stromoch a rastlinách a aký je mechanizmus jeho energie? Ukazuje sa, že všetky rastliny už dlho a obratne využívajú tento mnou objavený efekt kapilárnej elektroosmózy ako energetický mechanizmus na čerpanie vodných roztokov, ktoré ich kŕmia svojimi prirodzenými iónovými a elektrostatickými kapilárnymi čerpadlami, aby dodávali vodu z koreňov do ich koruny bez akejkoľvek energie a bez ľudskej účasti. Príroda múdro využíva potenciálnu energiu elektrického poľa Zeme. Okrem toho v rastlinách a stromoch na zdvíhanie tekutiny z koreňov na listy vnútri kmeňov rastlín a studené vyparovanie štiav cez kapiláry vo vnútri rastlín, prírodné najtenšie vlákna-kapiláry rastlinného pôvodu, prírodný vodný roztok - slabý elektrolyt, prirodzený elektrický potenciál využíva sa planéta a potenciálna energia elektrického poľa planéty. Súčasne s rastom rastliny (zvýšenie jej výšky) sa zvyšuje aj produktivita tohto prirodzeného čerpadla, pretože sa zväčšuje rozdiel prirodzených elektrických potenciálov medzi koreňom a vrcholom koruny rastliny.

c) Prečo ihličie vianočného stromčeka - aby jeho elektrické čerpadlo fungovalo v zime.

Poviete si, že výživné šťavy sa presúvajú do zarastených v dôsledku bežného tepelného odparovania vlhkosti z listov. Áno, aj tento proces existuje, ale nie je hlavný. Čo je však najviac prekvapujúce je, že mnohé ihličnaté stromy (borovice, smreky, jedle) sú mrazuvzdorné a rastú aj v zime. Faktom je, že v rastlinách s ihličkovitými listami alebo tŕňmi (ako je borovica, kaktusy atď.) funguje čerpadlo elektrostatického výparníka pri akejkoľvek teplote okolia, pretože ihly sústreďujú maximálnu intenzitu prirodzeného elektrického potenciálu na špičkách tieto ihly. Preto súčasne s elektrostatickým a iónovým pohybom živných vodných roztokov cez ich kapiláry sa aj intenzívne štiepia a efektívne emitujú (injektujú, vystreľujú do atmosféry z týchto prírodných zariadení z ich prirodzených ihličkovitých prírodných elektród-ozonizátorov molekúl vlhkosti, úspešne prenos molekúl vodných roztokov na plyny Preto práca týchto prírodných elektrostatických a iónových čerpadiel vodných nemrznúcich roztokov prebieha tak v suchu, ako aj v chlade.

d) Moje pozorovania a elektrofyzikálne pokusy s rastlinami.

Dlhoročnými pozorovaniami rastlín v ich prirodzenom prostredí a pokusmi s rastlinami v prostredí umiestnenom v umelom elektrickom poli som komplexne študoval tento účinný mechanizmus prirodzeného čerpadla a výparníka vlhkosti. Odhalili sa aj závislosti intenzity pohybu prírodných štiav po stonke rastlín od parametrov elektrického poľa a typu kapilár a elektród. Rast rastlín v experimentoch výrazne vzrástol s niekoľkonásobným zvýšením tohto potenciálu, pretože sa zvýšila produktivita jej prirodzenej elektrostatickej a iónovej pumpy. Ešte v roku 1988 som opísal svoje pozorovania a pokusy s rastlinami vo svojom populárno-náučnom článku „Rastliny sú prirodzené iónové pumpy“ /1/.

e) Od rastlín sa učíme vytvárať dokonalú techniku ​​čerpadiel – výparníkov. Je celkom jasné, že táto prirodzená energeticky dokonalá technológia je celkom použiteľná v technike premeny kvapalín na palivové plyny. A vytvoril som také experimentálne inštalácie holónového elektrokapilárneho odparovania kvapalín (obr. 1-3) v podobe elektrických čerpadiel stromov.

POPIS NAJJEDNODUCHŠEJ EXPERIMENTÁLNEJ INŠTALÁCIE ELEKTROKAPILÁRNEHO ČERPADLA - KVAPALINÉHO VÝPARNÍKA

Najjednoduchšie fungujúce zariadenie na experimentálnu realizáciu efektu vysokonapäťovej kapilárnej elektroosmózy na „studené“ vyparovanie a disociáciu molekúl vody je na obr.1. Najjednoduchšie zariadenie (obr. 1) na realizáciu navrhovaného spôsobu výroby horľavého plynu pozostáva z dielektrickej nádoby 1, do ktorej sa naleje kvapalina 2 (emulzia voda-palivo alebo obyčajná voda), z jemne pórovitého kapilárneho materiálu, napr. vláknitý knôt 3, ponorený do tejto kvapaliny a vopred v nej navlhčený, z horného výparníka 4 vo forme kapilárneho odparovacieho povrchu s premenlivou plochou vo forme nepriepustného sita (na obr. 1 nie je znázornené). Zloženie tohto zariadenia zahŕňa aj vysokonapäťové elektródy 5, 5-1, elektricky spojené s protiľahlými svorkami vysokonapäťového regulovaného zdroja elektrického poľa 6 s konštantným znamienkom, jedna z elektród 5 je vyrobená vo forme doska s perforovanou ihlou a je umiestnená pohyblivo nad výparníkom 4, napríklad paralelne s ním vo vzdialenosti dostatočnej na to, aby sa zabránilo elektrickému prerušeniu na navlhčenom knôte 3, mechanicky pripojenom k ​​výparníku 4.

Ďalšia vysokonapäťová elektróda (5-1), elektricky pripojená na vstupe, napríklad ku svorke „+“ zdroja poľa 6, je svojim výstupom mechanicky a elektricky spojená so spodným koncom porézneho materiálu, tzv. knôt 3, takmer na dne nádoby 1. Pre spoľahlivú elektrickú izoláciu je elektróda chránená od tela nádoby 1 priechodným elektrickým izolátorom 5-2. Upozorňujeme, že vektor sily tohto elektrického poľa dodávaného do knôtu 3 z bloku 6 smeruje pozdĺž osi knôtového výparníka 3. Zariadenie je doplnené aj o prefabrikované potrubie 7 plynu. V podstate zariadenie obsahujúce bloky 3, 4, 5, 6 je kombinované zariadenie elektroosmotické čerpadlo a elektrostatický výparník kvapaliny 2 z nádrže 1. Jednotka 6 umožňuje nastaviť silu elektrického poľa konštantného znamienka ("+", - ") od 0 do 30 kV/cm. Elektróda 5 je vyrobená perforovaná alebo porézna, aby umožnila generovanej pare prejsť cez ňu. Zariadenie (obr. 1) poskytuje aj technickú možnosť zmeny vzdialenosti a polohy elektródy 5 vzhľadom k povrchu výparníka 4. V zásade na vytvorenie požadovanej intenzity elektrického poľa namiesto elektrického bloku 6 resp. elektródy 5, možno použiť polymérne monoelektrety /13/. V tejto bezprúdovej verzii zariadenia na generátor vodíka sú jeho elektródy 5 a 5-1 vyrobené vo forme monoelektriet s opačnými elektrickými znakmi. Potom v prípade použitia takýchto elektródových zariadení 5 a ich umiestnenia, ako je vysvetlené vyššie, nie je vôbec potrebná špeciálna elektrická jednotka 6.

POPIS FUNGOVANIA JEDNODUCHÉHO ELEKTROKAPILÁRNEHO ČERPADLA-VYPARÁTORA (OBR. 1)

Prvé experimenty elektrokapilárnej disociácie kvapalín sa uskutočnili s použitím čistej vody a jej rôznych roztokov a emulzií voda-palivo rôznych koncentrácií ako kvapalín. A vo všetkých týchto prípadoch sa podarilo získať palivové plyny. Je pravda, že tieto plyny sa veľmi líšili zložením a tepelnou kapacitou.

Prvýkrát som pozoroval nový elektrofyzikálny efekt „studeného“ vyparovania kvapaliny bez akejkoľvek spotreby energie pri pôsobení elektrického poľa v jednoduchom zariadení (obr. 1)

a) Popis prvého jednoduchého experimentálneho nastavenia.

Experiment prebieha nasledovne: najprv sa do nádoby 1 naleje zmes vody a paliva (emulzia) 2, knôt 3 a porézny výparník 4 sa vopred navlhčia od okrajov kapilár (knôt 3). -výparník 4) zdroj elektrického poľa je pripojený cez elektródy 5-1 a 5 a lamelárna perforovaná elektróda 5 je umiestnená nad povrchom výparníka 4 vo vzdialenosti dostatočnej na to, aby sa zabránilo elektrickému prierazu medzi elektródami 5 a 5-1 .

b) Ako zariadenie funguje

Výsledkom je, že pozdĺž kapilár knôtu 3 a výparníka 4 sa pôsobením elektrostatických síl pozdĺžneho elektrického poľa dipólovo polarizované molekuly kvapaliny pohybovali z nádoby smerom k opačnému elektrickému potenciálu elektródy 5 (elektroosmóza) , sú týmito elektrickými silami poľa odtrhnuté od povrchu výparníka 4 a premenia sa na viditeľnú hmlu, t.j. kvapalina prechádza do ďalšieho stavu agregácie pri minimálnej spotrebe energie zdroja elektrického poľa (6) a pozdĺž nich začína elektroosmotický vzostup tejto kvapaliny. V procese separácie a kolízie medzi molekulami odparenej kvapaliny so vzduchom a molekulami ozónu, elektrónov v ionizačnej zóne medzi výparníkom 4 a hornou elektródou 5, dochádza k čiastočnej disociácii za vzniku horľavého plynu. Ďalej tento plyn vstupuje cez zberač 7 plynu napríklad do spaľovacích komôr motora vozidla.

C) Niektoré výsledky kvantitatívnych meraní

Zloženie tohto horľavého palivového plynu zahŕňa molekuly vodíka (H2) -35%, kyslíka (O2) -35% molekúl vody - (20%) a zvyšných 10% tvoria molekuly nečistôt iných plynov, molekuly organického paliva atď. Experimentálne sa ukázalo, že intenzita procesu vyparovania a disociácie molekúl jeho pary sa mení od zmeny vzdialenosti elektródy 5 od výparníka 4, od zmeny plochy výparníka, od typu kvapaliny, kvalitu kapilárneho materiálu knôtu 3 a výparníka 4 a parametre elektrického poľa zo zdroja 6. (sila, výkon). Merala sa teplota vykurovacieho plynu a intenzita jeho tvorby (prietokomer). A výkon zariadenia v závislosti od konštrukčných parametrov. Zahriatím a meraním kontrolného objemu vody pri spaľovaní určitého objemu tohto vykurovacieho plynu bola vypočítaná tepelná kapacita výsledného plynu v závislosti od zmeny parametrov experimentálneho nastavenia.

ZJEDNODUŠENÉ VYSVETLENIE PROCESOV A ÚČINKOV NÁJDENÝCH V EXPERIMENTOCH PRI MOJOM PRVOM NASTAVENÍ

Už moje prvé experimenty na tejto najjednoduchšej inštalácii v roku 1986 ukázali, že „studená“ vodná hmla (plyn) vzniká z kvapaliny (vody) v kapilárach pri vysokonapäťovej elektroosmóze bez akejkoľvek viditeľnej spotreby energie, a to len s využitím potenciálnej energie. elektrického poľa. Tento záver je zrejmý, pretože v priebehu experimentov bol elektrický prúd spotrebovaný zdrojom poľa rovnaký a rovnal sa prúdu zdroja naprázdno. Navyše sa tento prúd vôbec nezmenil, bez ohľadu na to, či sa kvapalina odparila alebo nie. Ale v mojich experimentoch „studeného“ vyparovania a disociácie vody a vodných roztokov na palivové plyny opísaných nižšie nie je žiadny zázrak. Práve sa mi podarilo vidieť a pochopiť podobný proces odohrávajúci sa v samotnej Živej prírode. A bolo ho možné v praxi veľmi užitočne využiť na efektívne „studené“ odparovanie vody a výrobu vykurovacieho plynu z nej.

Experimenty ukazujú, že za 10 minút pri priemere kapilárneho valca 10 cm kapilárna elektrosmóza odparila dostatočne veľký objem vody (1 liter) bez akejkoľvek spotreby energie. Pretože vstupná elektrická energia spotrebovaná (10 wattov). Zdroj elektrického poľa použitý v experimentoch - vysokonapäťový menič napätia (20 kV) je nezmenený z režimu jeho činnosti. Experimentálne sa zistilo, že všetka táto energia spotrebovaná zo siete, ktorá je v porovnaní s energiou vyparovania kvapaliny mizivá, bola vynaložená práve na vytvorenie elektrického poľa. A tento výkon sa nezvýšil počas kapilárneho odparovania kvapaliny v dôsledku činnosti iónových a polarizačných púmp. Preto je efekt studeného odparovania kvapaliny úžasný. Koniec koncov, deje sa to úplne bez viditeľných nákladov na energiu!

Niekedy bol viditeľný prúd vodného plynu (pary), najmä na začiatku procesu. So zrýchlením sa odtrhla od okraja kapilár. Pohyb a vyparovanie kvapaliny je podľa mňa vysvetlené práve tým, že sa v kapiláre pod vplyvom elektrického poľa obrovských elektrostatických síl a obrovského elektroosmotického tlaku na stĺpec polarizovanej vody (kvapaliny) v r. každá kapilára, ktoré sú hnacou silou roztoku cez kapiláry.

Experimenty dokazujú, že v každej z kapilár s kvapalinou pod vplyvom elektrického poľa pracuje výkonná bezprúdová elektrostatická a zároveň iónová pumpa, ktorá zdvihne stĺpec polarizovaného a čiastočne ionizovaného poľa v kapiláre stĺpca. kvapaliny (vody) v mikrónovom priemere od jedného potenciálu elektrického poľa aplikovaného na samotnú kvapalinu a spodný koniec kapiláry k opačnému elektrickému potenciálu, umiestnený s medzerou vzhľadom na opačný koniec tejto kapiláry. Výsledkom je, že takáto elektrostatická iónová pumpa intenzívne rozbíja medzimolekulové väzby vody, aktívne posúva polarizované molekuly vody a ich radikály pozdĺž kapiláry tlakom a potom tieto molekuly spolu s rozbitými elektricky nabitými radikálmi molekúl vody vstrekuje mimo kapiláru. na opačný potenciál elektrického poľa. Experimenty ukazujú, že súčasne s vstrekovaním molekúl z kapilár dochádza aj k čiastočnej disociácii (prasknutiu) molekúl vody. A čím viac, tým vyššia je intenzita elektrického poľa. Vo všetkých týchto zložitých a súčasne prebiehajúcich procesoch kapilárnej elektroosmózy kvapaliny sa využíva potenciálna energia elektrického poľa.

Pretože proces takejto premeny kvapaliny na vodnú hmlu a vodný plyn prebieha analogicky s rastlinami, bez dodávky energie a nie je sprevádzaný ohrevom vody a vodného plynu. Preto som tento prirodzený a potom technický proces elektroosmózy kvapalín nazval – „studené“ vyparovanie. V experimentoch dochádza k premene vodnej kvapaliny na studenú plynnú fázu (hmlu) rýchlo a bez akejkoľvek viditeľnej spotreby energie. Súčasne na výstupe z kapilár sú molekuly plynnej vody elektrostatickými silami elektrického poľa roztrhnuté na H2 a O2. Keďže tento proces fázovej premeny kvapalnej vody na vodnú hmlu (plyn) a disociácia molekúl vody prebieha v experimente bez viditeľného výdaja energie (tepla a triviálnej elektriny), pravdepodobne sa spotrebuje potenciálna energia elektrického poľa. nejakým spôsobom.

SÚHRN SEKCIE

Napriek tomu, že energia tohto procesu stále nie je úplne jasná, je stále celkom jasné, že „studené vyparovanie“ a disociácia vody sa uskutočňuje potenciálnou energiou elektrického poľa. Presnejšie povedané, viditeľný proces vyparovania a štiepenia vody na H2 a O2 počas kapilárnej elektroosmózy je vykonávaný práve silnými elektrostatickými Coulombovými silami tohto silného elektrického poľa. V princípe takéto nezvyčajné elektroosmotické čerpadlo-výparník-rozdeľovač molekúl kvapaliny je príkladom perpetum mobile druhého druhu. Vysokonapäťová kapilárna elektroosmóza vodnej kvapaliny teda poskytuje prostredníctvom využitia potenciálnej energie elektrického poľa skutočne intenzívne a energeticky úsporné odparovanie a štiepenie molekúl vody na vykurovací plyn (H2, O2, H2O).

FYZIKÁLNA PODSTATA KAPILÁRNEJ ELEKTROZMÓZY KVAPALIN

Zatiaľ jeho teória ešte nebola vypracovaná, ale je len v plienkach. A autor dúfa, že táto publikácia pritiahne pozornosť teoretikov a praktikov a pomôže vytvoriť silný tvorivý tím rovnako zmýšľajúcich ľudí. Už teraz je však zrejmé, že napriek relatívnej jednoduchosti technickej implementácie samotnej technológie je skutočná fyzika a energetika procesov pri realizácii tohto efektu stále veľmi zložitá a nie úplne pochopená. Zaznamenávame ich hlavné charakteristické vlastnosti:

A) Súčasný výskyt viacerých elektrofyzikálnych procesov v kvapalinách v elektrokapiláre

Keďže pri kapilárnom elektrosmotickom vyparovaní a disociácii kvapalín prebieha súčasne a striedavo mnoho rôznych elektrochemických, elektrofyzikálnych, elektromechanických a iných procesov, najmä ak sa vodný roztok pohybuje po kapilárnej injekcii molekúl od okraja kapiláry v smere elektrického poľa. .

B) energetický jav „studeného“ vyparovania kvapaliny

Zjednodušene povedané, fyzikálnou podstatou nového efektu a novej technológie je premena potenciálnej energie elektrického poľa na kinetickú energiu pohybu kvapalných molekúl a štruktúr cez kapiláru a mimo nej. Zároveň sa v procese odparovania a disociácie kvapaliny vôbec nespotrebúva elektrický prúd, pretože nejakým nepochopiteľným spôsobom sa spotrebúva potenciálna energia elektrického poľa. Práve elektrické pole v kapilárnej elektroosmóze spúšťa a udržiava výskyt a súčasné prúdenie v kvapaline v procese premeny jej frakcií a agregovaných stavov na zariadenie mnohých blahodarných účinkov premeny molekulárnych štruktúr a molekúl kvapaliny naraz na horľavý plyn. Totiž: vysokonapäťová kapilárna elektroosmóza súčasne zabezpečuje silnú polarizáciu molekúl vody a jej štruktúr so súčasným čiastočným porušením medzimolekulových väzieb vody v elektrifikovanej kapiláre, fragmentáciou polarizovaných molekúl vody a zhlukov na nabité radikály v samotnej kapiláre pomocou potenciálu energie elektrického poľa. Rovnaká potenciálna energia poľa intenzívne spúšťa mechanizmy tvorby a pohybu cez kapiláry zoradené "v radoch" elektricky spojené do reťazcov molekúl polarizovanej vody a ich formácií (elektrostatická pumpa), činnosť iónovej pumpy s tvorbou obrovského elektroosmotického tlaku na stĺpec kvapaliny pre zrýchlený pohyb po kapiláre a konečný vstrek z kapiláry neúplných molekúl a zhlukov kvapaliny (vody) už čiastočne rozbitej poľom (rozštiepenej na radikály). Preto sa na výstupe aj z toho najjednoduchšieho kapilárneho elektroosmózneho zariadenia už získava horľavý plyn (presnejšie zmes plynov H2, O2 a H2O).

C) Použiteľnosť a vlastnosti činnosti striedavého elektrického poľa

Ale pre úplnejšiu disociáciu molekúl vody na palivový plyn je potrebné prinútiť prežívajúce molekuly vody, aby sa navzájom zrazili a rozbili sa na molekuly H2 a O2 v dodatočnom priečnom striedavom poli (obr. 2). Pre zvýšenie intenzifikácie procesu odparovania a disociácie vody (akejkoľvek organickej kvapaliny) na vykurovací plyn je preto lepšie použiť dva zdroje elektrického poľa (obr. 2). V nich sa na odparovanie vody (kvapaliny) a na výrobu vykurovacieho plynu využíva potenciálna energia silného elektrického poľa (s intenzitou najmenej 1 kV / cm) oddelene: najprv sa použije prvé elektrické pole. slúži na prenos molekúl tvoriacich kvapalinu zo sedavého kvapalného stavu elektroosmózou cez kapiláry do plynného skupenstva (získa sa studený plyn) z kvapaliny s čiastočným štiepením molekúl vody a následne v druhom stupni energie používa sa druhé elektrické pole, konkrétnejšie sa používajú silné elektrostatické sily na zosilnenie oscilačného rezonančného procesu „zrážky-odpudzovania“ elektrifikovaných molekúl vody vo forme vodného plynu medzi sebou na úplné roztrhnutie molekúl kvapaliny a vytvorenie horľavých látok. molekuly plynu.

D) Kontrolovateľnosť procesov disociácie kvapalín v novej technológii

Úprava intenzity tvorby vodnej hmly (intenzita studeného vyparovania) sa dosiahne zmenou parametrov elektrického poľa smerovaného pozdĺž kapilárneho výparníka a (alebo) zmenou vzdialenosti medzi vonkajším povrchom kapilárneho materiálu a urýchľovacej elektródy, ktorý vytvára elektrické pole v kapilárach. Regulácia výroby vodíka z vody sa uskutočňuje zmenou (reguláciou) veľkosti a tvaru elektrického poľa, plochy a priemeru kapilár, zmenou zloženia a vlastností vody. Tieto podmienky pre optimálnu disociáciu kvapaliny sú rôzne v závislosti od typu kvapaliny, od vlastností kapilár a od parametrov poľa a sú diktované požadovanou produktivitou procesu disociácie konkrétnej kvapaliny. Experimenty ukazujú, že najefektívnejšia produkcia H2 z vody sa dosiahne, keď sa molekuly vodnej hmly získanej elektroosmózou rozdelia druhým elektrickým poľom, ktorého racionálne parametre boli vybrané najmä experimentálne. Predovšetkým sa ukázalo ako účelné vyrobiť konečné štiepenie molekúl vodnej hmly presne pulzným znamienkovo ​​konštantným elektrickým poľom s vektorom poľa kolmým na vektor prvého poľa použitého vo vodnej elektroosmóze. Vplyv elektrických polí na kvapalinu v procese jej premeny na hmlu a ďalej v procese štiepenia molekúl kvapaliny sa môže vykonávať súčasne alebo striedavo.

SÚHRN SEKCIE

Vďaka týmto popísaným mechanizmom pri kombinovanej elektroosmóze a pôsobení dvoch elektrických polí na kvapalinu (vodu) v kapiláre je možné dosiahnuť maximálnu produktivitu procesu získavania horľavého plynu a prakticky eliminovať náklady na elektrickú a tepelnú energiu. pri získavaní tohto plynu z vody z akýchkoľvek kvapalín typu voda-palivo. Táto technológia je v princípe použiteľná na výrobu vykurovacieho plynu z akéhokoľvek kvapalného paliva alebo jeho vodných emulzií.

Ďalšie všeobecné aspekty implementácie novej technológie užitočné pri jej implementácii.

a) Predaktivácia vody (kvapaliny)

Pre zvýšenie intenzity tvorby vykurovacieho plynu je vhodné najskôr aktivovať kvapalinu (vodu) (predohrev, jej predbežné rozdelenie na kyslé a zásadité frakcie, elektrizácia a polarizácia atď.). Predbežná elektroaktivácia vody (a prípadnej vodnej emulzie) s jej separáciou na kyslé a zásadité frakcie sa uskutočňuje čiastočnou elektrolýzou pomocou prídavných elektród umiestnených v špeciálnych polopriepustných membránach na ich následné oddelené odparovanie (obr. 3).

V prípade predbežnej separácie pôvodne chemicky neutrálnej vody na chemicky aktívne (kyslé a alkalické) frakcie je implementácia technológie na získavanie horľavého plynu z vody možná aj pri mínusových teplotách (až do -30 stupňov Celzia), ktoré je veľmi dôležité a užitočné v zime pre vozidlá. Pretože takáto „frakčná“ elektroaktivovaná voda počas mrazov vôbec nezamŕza. To znamená, že zariadenie na výrobu vodíka z takto aktivovanej vody bude schopné fungovať aj pri mínusových teplotách okolia a mrazu.

b) Zdroje elektrického poľa

Ako zdroj elektrického poľa na implementáciu tejto technológie možno použiť rôzne zariadenia. Napríklad známe magnetoelektronické vysokonapäťové jednosmerné a impulzné meniče napätia, elektrostatické generátory, rôzne násobiče napätia, prednabité vysokonapäťové kondenzátory, ako aj všeobecne úplne bezprúdové zdroje elektrického poľa - dielektrické monoelektrety.

c) Adsorpcia vznikajúcich plynov

Vodík a kyslík v procese výroby horľavého plynu sa môžu akumulovať oddelene od seba umiestnením špeciálnych adsorbentov do prúdu horľavého plynu. Je celkom možné použiť túto metódu na disociáciu akejkoľvek emulzie voda-palivo.

d) Získavanie vykurovacieho plynu elektroosmózou z organického kvapalného odpadu

Táto technológia umožňuje efektívne využiť akékoľvek tekuté organické roztoky (napríklad tekutý ľudský a živočíšny odpad) ako surovinu na výrobu vykurovacieho plynu. Akokoľvek paradoxne táto myšlienka znie, ale využitie organických roztokov na výrobu vykurovacieho plynu, najmä z tekutých fekálií, je z hľadiska spotreby energie a ekológie ešte výnosnejšie a jednoduchšie ako disociácia čistej vody, ktorá je technicky oveľa ťažšie sa rozkladajú na molekuly.

Okrem toho je takýto hybridný palivový plyn získaný zo skládky menej výbušný. Preto v skutočnosti táto nová technológia umožňuje efektívne premieňať akékoľvek organické kvapaliny (vrátane tekutého odpadu) na užitočný palivový plyn. Predložená technológia je teda tiež efektívne použiteľná na prospešné spracovanie a likvidáciu kvapalného organického odpadu.

ĎALŠIE TECHNICKÉ RIEŠENIA POPIS KONŠTRUKCIÍ A PRINCÍP ICH PREVÁDZKY

Navrhovaná technológia môže byť implementovaná pomocou rôznych zariadení. Najjednoduchšie zariadenie pre elektroosmotický generátor vykurovacieho plynu z kvapalín už bolo znázornené a opísané v texte a na obr. Niektoré ďalšie pokročilejšie verzie týchto zariadení, testované autorom experimentálne, sú v zjednodušenej forme prezentované na obr. 2-3. Jeden z jednoduchých variantov kombinovaného spôsobu získavania horľavého plynu zo zmesi vody a paliva alebo vody je možné realizovať v zariadení (obr. 2), ktoré v podstate pozostáva z kombinácie zariadenia (obr. 1) s prídavným zariadenie obsahujúce ploché priečne elektródy 8.8-1 napojené na zdroj silného striedavého elektrického poľa 9.

Na obrázku 2 je tiež podrobnejšie znázornená funkčná štruktúra a zloženie zdroja 9 druhého (striedavého) elektrického poľa, konkrétne je znázornené, že pozostáva z primárneho zdroja elektriny 14 pripojeného cez príkon k druhému v. menič napätia 15 s nastaviteľnou frekvenciou a amplitúdou (blok 15 môže byť vyrobený vo forme indukčno-tranzistorového obvodu, ako je Royerov samooscilátor) pripojený na výstupe k plochým elektródam 8 a 8-1. Zariadenie je tiež vybavené tepelným ohrievačom 10, umiestneným napríklad pod dnom nádoby 1. Na vozidlách to môže byť horúce výfukové potrubie, bočné steny samotnej skrine motora.

V blokovej schéme (obr. 2) sú zdroje elektrického poľa 6 a 9 podrobnejšie dešifrované. Tak sa najmä ukazuje, že zdroj 6 konštantného znamienka, ale regulovaný veľkosťou intenzity elektrického poľa, pozostáva z primárneho zdroja elektriny 11, napríklad palubnej batérie pripojenej cez primárny zdroj energie. obvodu k vysokonapäťovému meniču 12 nastaviteľného napätia, napríklad typu Royerovho autogenerátora, so zabudovaným vysokonapäťovým výstupným usmerňovačom (zahrnutým v bloku 12) pripojeným na výstupe k vysokonapäťovým elektródam 5 a napájací prevodník 12 je pripojený cez riadiaci vstup k riadiacemu systému 13, ktorý umožňuje riadiť prevádzkový režim tohto zdroja elektrického poľa, konkrétnejšie výkon blokov 3, 4, 5, 6 spolu tvoria kombinované zariadenie elektroosmotické čerpadlo a elektrostatický kvapalinový výparník. Blok 6 umožňuje nastaviť intenzitu elektrického poľa od 1 kV/cm do 30 kV/cm. Zariadenie (obr. 2) tiež poskytuje technickú možnosť zmeny vzdialenosti a polohy doskovej sieťky alebo poréznej elektródy 5 voči výparníku 4, ako aj vzdialenosti medzi plochými elektródami 8 a 8-1. Popis hybridného kombinovaného zariadenia v statike (obr. 3)

Toto zariadenie, na rozdiel od vyššie vysvetlených, je doplnené o elektrochemický kvapalný aktivátor, dva páry elektród 5.5-1. Zariadenie obsahuje nádobu 1 s kvapalinou 2, napríklad vodou, dva porézne kapilárne knôty 3 s výparníkmi 4, dva páry elektród 5,5-1. Zdroj elektrického poľa 6, ktorého elektrické potenciály sú spojené s elektródami 5.5-1. Zariadenie obsahuje aj plynové zberné potrubie 7, separačnú filtračnú bariéru-membránu 19, rozdeľujúcu nádobu 1 na dve časti. Zariadenia tiež spočívajú v tom, že elektrické potenciály opačného znamienka z vysokonapäťového zdroja 6 sú pripojené k hornému dve elektródy 5 kvôli opačným elektrochemickým vlastnostiam kvapaliny oddelené membránou 19. Popis činnosti prístrojov (obr. 1-3)

PREVÁDZKA KOMBINOVANÝCH GENERÁTOROV PALIVA PLYNU

Uvažujme podrobnejšie o implementácii navrhovanej metódy na príklade jednoduchých zariadení (obr. 2-3).

Zariadenie (obr. 2) funguje nasledovne: odparovanie kvapaliny 2 z nádrže 1 sa uskutočňuje hlavne tepelným ohrevom kvapaliny z bloku 10, napríklad s využitím významnej tepelnej energie z výfukového potrubia motora vozidla. Disociácia molekúl odparenej kvapaliny, napríklad vody, na molekuly vodíka a kyslíka sa uskutočňuje silovým pôsobením na ne striedavým elektrickým poľom z vysokonapäťového zdroja 9 v medzere medzi dvoma plochými elektródami 8 a 8. -1. Kapilárny knôt 3, výparník 4, ​​elektródy 5.5-1 a zdroj elektrického poľa 6, ako už bolo opísané vyššie, premieňajú kvapalinu na paru a ďalšie prvky spolu zabezpečujú elektrickú disociáciu molekúl odparenej kvapaliny 2 v medzere medzi elektródami 8.8. -1 pôsobením striedavého elektrického poľa zo zdroja 9 a zmenou frekvencie kmitov a sily elektrického poľa v medzere medzi 8,8-1 pozdĺž obvodu 16 riadiaceho systému, berúc do úvahy informácie zo zloženia plynu. senzor, intenzitu kolízie a drvenia týchto molekúl (t.j. stupeň disociácie molekúl). Reguláciou intenzity pozdĺžneho elektrického poľa medzi elektródami 5.5-1 z jednotky 12 meniča napätia prostredníctvom jej riadiaceho systému 13 sa dosiahne zmena výkonu mechanizmu 2 na zdvíhanie a odparovanie kvapaliny.

Zariadenie (obr. 3) funguje nasledovne: najprv sa kvapalina (voda) 2 v nádrži 1 pod vplyvom rozdielu elektrických potenciálov zo zdroja 17 napätia privedeného na elektródy 18 rozdelí cez porézny membrána 19 na "živé" - alkalické a "mŕtve" - ​​kyslé frakcie kvapaliny (vody), ktoré sa následne elektroosmózou premenia do parného stavu a rozdrvia jej mobilné molekuly striedavým elektrickým poľom z bloku 9 v priestore medzi ploché elektródy 8.8-1, kým sa nevytvorí horľavý plyn. V prípade výroby elektród 5,8 pórovitých zo špeciálnych adsorbentov je možné v nich akumulovať, akumulovať zásoby vodíka a kyslíka. Potom je možné vykonať opačný proces uvoľňovania týchto plynov z nich, napríklad ich zahriatím a v tomto režime je vhodné umiestniť tieto elektródy priamo do palivovej nádrže, spojené napríklad s palivovým drôtom vozidiel. Poznamenávame tiež, že elektródy 5, 8 môžu tiež slúžiť ako adsorbenty pre jednotlivé zložky horľavého plynu, napríklad vodíka. Materiál takýchto poréznych pevných vodíkových adsorbentov už bol opísaný vo vedeckej a technickej literatúre.

PRACOVNOSŤ METÓDY A POZITÍVNY ÚČINOK Z JEJ IMPLEMENTÁCIE

Účinnosť metódy som už dokázala mnohými experimentálnymi experimentmi. A konštrukcie zariadenia uvedené v článku (obr. 1-3) sú prevádzkové modely, na ktorých boli uskutočnené experimenty. Na preukázanie efektu získavania horľavého plynu sme ho zapálili na výstupe zo zberača plynu (7) a merali tepelné a environmentálne charakteristiky spaľovacieho procesu. Existujú protokoly o skúškach, ktoré potvrdzujú prevádzkyschopnosť metódy a vysoké environmentálne vlastnosti získaného plynného paliva a výfukových plynných produktov jeho spaľovania. Experimenty ukázali, že nová elektroosmotická metóda disociácie kvapalín je účinná a vhodná na studené odparovanie a disociáciu v elektrických poliach veľmi odlišných kvapalín (zmesy vody a paliva, voda, vodné ionizované roztoky, emulzie voda-olej a dokonca aj vodné roztoky fekálny organický odpad, ktorý mimochodom po molekulárnej disociácii podľa tejto metódy tvorí účinný ekologicky nezávadný horľavý plyn prakticky bez zápachu a farby.

Hlavným pozitívnym efektom vynálezu je mnohonásobné zníženie nákladov na energiu (tepelnú, elektrickú) na implementáciu mechanizmu vyparovania a molekulárnej disociácie kvapalín v porovnaní so všetkými známymi analogickými metódami.

Prudké zníženie spotreby energie pri výrobe horľavého plynu z kvapaliny, napríklad emulzie voda-palivo, odparovaním elektrického poľa a rozdrvením jeho molekúl na molekuly plynu, sa dosiahne vďaka silným elektrickým silám elektrického poľa, ktoré pôsobia. na molekulách ako v samotnej kvapaline, tak aj na odparených molekulách. V dôsledku toho sa proces odparovania kvapaliny a proces fragmentácie jej molekúl v parnom stave prudko zintenzívni takmer pri minimálnom výkone zdrojov elektrického poľa. Prirodzene, reguláciou intenzity týchto polí v pracovnej zóne vyparovania a disociácie molekúl kvapaliny, či už elektricky alebo pohybom elektród 5, 8, 8-1, sa silová interakcia polí s molekulami kvapaliny mení, čo vedie k regulácii produktivity vyparovania a stupňa disociácie odparovaných molekúl.kvapalín. Experimentálne bola preukázaná aj účinnosť a vysoká účinnosť disociácie odparenej pary priečnym striedavým elektrickým poľom v medzere medzi elektródami 8, 8-1 zo zdroja 9 (obr. 2, 3, 4). Zistilo sa, že pre každú kvapalinu v jej odparenom stave existuje určitá frekvencia elektrických oscilácií daného poľa a jeho sila, pri ktorej dochádza k procesu štiepenia molekúl kvapaliny najintenzívnejšie. Experimentálne sa tiež zistilo, že dodatočná elektrochemická aktivácia kvapaliny, napríklad obyčajnej vody, ktorá je jej čiastočnou elektrolýzou, sa vykonáva v zariadení (obr. 3) a tiež zvyšuje výkon iónovej pumpy (knôt 3-zrýchľujúci elektródou 5) a zvýšiť intenzitu elektroosmotického vyparovania kvapaliny . Tepelný ohrev kvapaliny, napríklad teplom výfukových horúcich plynov dopravných motorov (obr. 2), prispieva k jej vyparovaniu, čo vedie aj k zvýšeniu produktivity výroby vodíka z vody a horľavého vykurovacieho plynu z akékoľvek emulzie voda-palivo.

KOMERČNÉ ASPEKTY IMPLEMENTÁCIE TECHNOLÓGIE

VÝHODA ELEKTROOSMOTICKEJ TECHNOLÓGIE V POROVNANÍ S ELEKTROTECHNOLÓGIOU MEYER

V porovnaní so známou a cenovo najlacnejšou progresívnou elektrickou technológiou Stanleyho Meyera na získavanie palivového plynu z vody (a Mayerovho článku) /6/ je naša technológia vyspelejšia a produktívnejšia, pretože elektroosmotický efekt odparovania kvapaliny resp. nami používaná disociácia v kombinácii s mechanizmom elektrostatiky a iónovou pumpou zabezpečuje nielen intenzívne odparovanie a disociáciu kvapaliny s minimálnou a rovnakou spotrebou energie, ale aj efektívnu separáciu molekúl plynu z disociačnej zóny a so zrýchlením od horný okraj kapilár. Preto v našom prípade neexistuje žiadny skríningový efekt pre pracovnú zónu elektrickej disociácie molekúl. A proces výroby vykurovacieho plynu sa v čase nespomalí, ako v Mayerovom. Preto je produktivita plynu našej metódy pri rovnakej spotrebe energie rádovo vyššia ako u tohto progresívneho analógu /6/.

Niektoré technické a ekonomické aspekty a obchodné výhody a perspektívy implementácie novej technológie Navrhovaná nová technológia môže byť v krátkom čase zavedená do sériovej výroby takýchto vysoko účinných elektroosmotických generátorov palivového plynu z takmer akejkoľvek kvapaliny, vrátane vodovodnej vody. Obzvlášť jednoduché a ekonomicky výhodné je v prvej fáze zvládnutia technológie implementovať možnosť zariadenia na premenu emulzií voda-palivo na vykurovací plyn. Náklady na sériový závod na výrobu vykurovacieho plynu z vody s kapacitou asi 1000 m³/h budú približne 1 000 USD. Spotrebovaný elektrický výkon takéhoto palivového plynového elektrického generátora nebude väčší ako 50 - 100 wattov. Preto je možné takéto kompaktné a efektívne palivové elektrolyzéry úspešne nainštalovať na takmer každé vozidlo. Výsledkom je, že tepelné motory budú schopné poháňať prakticky akúkoľvek uhľovodíkovú kvapalinu a dokonca aj obyčajnú vodu. Hromadné zavedenie týchto zariadení do vozidiel povedie k prudkému energetickému a ekologickému zlepšeniu vozidiel. A to povedie k rýchlemu vytvoreniu ekologického a ekonomického tepelného motora. Odhadované finančné náklady na vývoj, vytvorenie a doladenie štúdie prvého pilotného závodu na výrobu vykurovacieho plynu z vody s kapacitou 100 m³ za sekundu na pilotnú priemyselnú vzorku sú približne 450-500 tisíc USD . Tieto náklady zahŕňajú náklady na dizajn a výskum, náklady na samotné nastavenie experimentu a stojan na jeho testovanie a zdokonaľovanie.

ZÁVERY:

V Rusku bol objavený a experimentálne študovaný nový elektrofyzikálny efekt kapilárnej elektroosmózy kvapalín, „studený“ energeticky lacný mechanizmus na vyparovanie a disociáciu molekúl akýchkoľvek kvapalín.

Tento efekt existuje v prírode nezávisle a je hlavným mechanizmom elektrostatickej a iónovej pumpy na čerpanie živných roztokov (štiav) z koreňov do listov všetkých rastlín s následným elektrostatickým splyňovaním.

Experimentálne bola objavená a skúmaná nová účinná metóda na disociáciu akejkoľvek kvapaliny oslabením a rozbitím jej medzimolekulových a molekulárnych väzieb vysokonapäťovou kapilárnou elektroosmózou.

Na základe nového efektu bola vytvorená a otestovaná nová vysoko efektívna technológia na výrobu palivových plynov z akýchkoľvek kvapalín.

Na energeticky efektívnu výrobu vykurovacích plynov z vody a jej zlúčenín sú navrhnuté špecifické zariadenia.

Technológia je použiteľná pre efektívnu výrobu vykurovacieho plynu z akýchkoľvek kvapalných palív a emulzií voda-palivo, vrátane kvapalných odpadov.

Táto technológia je perspektívna najmä pre použitie v doprave, energetike a iných odvetviach. A tiež v mestách na likvidáciu a prospešné využitie uhľovodíkového odpadu.

Autor má záujem o obchodnú a tvorivú spoluprácu s firmami, ktoré sú ochotné a schopné vytvárať potrebné podmienky na to, aby to autor priviedol do pilotných priemyselných návrhov a svojimi investíciami zaviedol túto perspektívnu technológiu do praxe.

CITOVANÁ LITERATÚRA:

1. Dudyshev V.D. "Rastliny - prírodné iónové pumpy" - v časopise "Mladý technik" č. 1/88
2. Dudyshev V.D. "Nová elektrická požiarna technológia - efektívny spôsob riešenia energetických a environmentálnych problémov" - časopis "Ekológia a priemysel Ruska" č. 3 / 97
3. Tepelná výroba vodíka z vody "Chemická encyklopédia", v.1, M., 1988, str.401).
4. Elektrovodíkový generátor (medzinárodná prihláška podľa systému PCT -RU98/00190 zo dňa 7.10.97)
5. Generovanie voľnej energie rozkladom vody vo vysokoúčinnom elektrolytickom procese, Zborník "New Ideas in Natural Sciences", 1996, St. Petersburg, str. 319-325, ed. "Vrchol".
6. U.S. Patent 4,936,961 Spôsob výroby palivového plynu.
7. US patent č.4,370,297 Spôsob a zariadenie na jadrové termochemické vyhnívanie vody.
8. US patent č.4,364,897 Viacstupňový chemický a radiačný proces na výrobu plynu.
9. Pat. US 4,362,690 Pyrochemické zariadenie na rozklad vody.
10. Pat. US 4 039 651 Termochemický proces s uzavretým cyklom vyrábajúci vodík a kyslík z vody.
11. Pat. US 4 013 781 Spôsob výroby vodíka a kyslíka z vody pomocou železa a chlóru.
12. Pat. US 3,963,830 Termolýza vody v kontakte so zeolitovými hmotami.
13. G. Lushcheikin „Polymérne elektrety“, M., „Chémia“, 1986
14. “Chemická encyklopédia”, v.1, M., 1988, časti “voda”, (vodné roztoky a ich vlastnosti)

Dudyshev Valery Dmitrievich Profesor Technickej univerzity v Samare, doktor technických vied, akademik Ruskej ekologickej akadémie

Vynález sa týka vodíkovej energie. Technickým výsledkom vynálezu je výroba vodíka rozkladom vody. Spôsob výroby vodíka z vody podľa vynálezu zahŕňa rozklad vody vplyvom elektrického poľa pomocou vodného koaxiálneho kondenzátora s izolovanými doskami, na ktorý sa privádza vysokonapäťové usmernené napätie v pulznej forme, pričom rozklad vody na kyslík a vodík nastáva pôsobením rezonančného elektromagnetického poľa, ktorého frekvencia n-tá harmonická sa približuje vlastnej frekvencii vody a energia rozkladu vody je súčtom tepelnej a minimálne spotrebovanej elektrickej energie vody. rozklad. Patentované je aj zariadenie na realizáciu nárokovaného spôsobu. 2 n. a 1 z.p. f-ly, 1 chorý.

Výkresy k RF patentu 2456377

Vynález sa týka techniky výroby vodíka z vody (vodíková energia) elektrolýzou a môže byť použitý ako jednotka na premenu tepelnej energie pri spaľovaní vodíka na mechanickú energiu.

Známy motor Stanley Meyer, poháňaný vodíkom, ktorý sa získava z vody jej elektrolytickým rozkladom (US patent č. 5149507). Toto zariadenie obsahuje dva páry koaxiálne usporiadaných elektród umiestnených vo vode, pričom jeden pár nemá kontakt s vodou. Na izolované elektródy sa aplikuje vysoké napätie nie viac ako 10 kV a frekvencia 15-260 kHz. Na zvyšné elektródy sa aplikuje konštantné nízke napätie, aby sa neutralizovali atómy vodíka a kyslíka.

Na základe fyzikálneho princípu reverzibilnosti energie je na získanie napríklad kubického metra vodíka z vody (pri 0 °C a 101,3 kPa) potrebné minúť 10,8 MJ/m 3 alebo 2580 kcal/m 3 energie. , t.j. toľko, koľko sa uvoľní pri spaľovaní vodíka za rovnakých podmienok. To znamená, že pri spaľovaní kubického metra vodíka dostaneme 2580 kcal/sec. V zariadení Mailer sa za sekundu neuvoľní viac ako 710 cal, t.j. 3600 krát menej.

Je známe, že rezonančná (prirodzená) frekvencia vody je (50,8 a 51,3) 10 GHz, takže rezonancia vody nastane, ak má rušivá činnosť špecifikovanú frekvenciu, ktorá nie je v žiadnom prípade v súlade s elektrickým obvodom prezentovaným Meerom. .

Okrem toho Mailerovo zariadenie neposkytuje podmienky na absorpciu tepla z prostredia a iných zdrojov tepla, napríklad zo samotnej vody, aby sa kompenzoval endotermický efekt reakcie rozkladu vody.

Cieľom vynálezu je zvýšiť produktivitu, efektívnosť, ekonomickú realizovateľnosť.

Na dosiahnutie týchto cieľov je potrebné zvýšiť energetický výkon na vykonávanie užitočnej práce za predpokladu, že elektrický obvod pracuje v rezonančnom režime alebo čo najbližšie k nemu. Predpokladajme, že máme nesínusové napájacie napätie, čo je celovlnné usmernené sínusové napätie. Potom sa rezonančná podmienka na k-tej harmonickej zložke zapíše do tvaru

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

V našom prípade je (51)10 GHz rezonančná frekvencia vody, čo znamená, že pre k-tu harmonickú K = (51) 10 GHz, odkiaľ = (51) 10 GHz/K.

Odkiaľ možno frekvenciu napájacieho napätia k-tej harmonickej znížiť k-krát, ale zostáva dosť vysoká. Na zvýšenie vstupnej frekvencie môžete použiť metódu jej zvýšenia sčítaním frekvencií z viacerých napájacích napätí zapojených paralelne rezonančným obvodom za predpokladu, že amplitúdy vstupných napätí sa nezhodujú, čo sa dosiahne posunutím ich fáz o uhol, ktorý spĺňa prvú podmienku. Je potrebné poznamenať, že indukčnosť, ako aj kapacita rezonančného obvodu, aby sa zabezpečil čo najväčší povrchový kontakt s vodou, môže pozostávať z paralelného, ​​sériového alebo zmiešaného zapojenia prvkov, ktoré zaisťuje rovnomerný prenos špecifickej energie v celom objemu a následne so zvyšovaním objemu zariadenia sa vytvárajú podmienky na zvýšenie produktivity emisie plynov v dôsledku zvýšenej dodávky tepelnej a elektrickej energie. Predpokladajme, že napríklad pri spaľovaní 1 litra vodíka sa za zlomok sekundy uvoľní K kalórií tepla. Množstvo vytvorenej vody bude približne 0,001 litra. Tieto parametre zodpovedajú hranici prechodov HA3-VODA a VODA-PLYN, t.j. sú reverzibilné. To znamená, že na to, aby sa rozložilo 0,001 litra vody bez spotreby elektriny, je potrebné ju rovnomerne rozprášiť v objeme 1 liter a vykázať za rovnaký čas K kalórií tepla plus straty. Ako vidíte, pomer nákladov na elektrickú a tepelnú energiu na rozklad vody závisí od mnohých parametrov a vyžaduje si experimentálny výskum. Pri snahe o minimálnu spotrebu energie je potrebné sprísniť energeticko-tepelné parametre, napríklad nemožnosť vytvorenia vysokého tlaku alebo požadovaného tepelného výkonu pri rovnakom očakávanom výkone si vyžaduje ekvivalentnú kompenzáciu chýbajúcej tepelnej energie energiou kotla. elektromagnetického poľa. Je známe, že pokles energie elektrického poľa pri rezonancii je sprevádzaný nárastom energie magnetického poľa a naopak, t.j.: W=Wm+We=L1/2=CU/2=CONST. Preto, aby sme nestratili polovicu energie, umiestnime indukčnosť do vnútra vodného kondenzátora. Na molekuly vody teda pôsobia dve rezonančné 90-stupňové sily z elektrických a magnetických polí, ktoré pomocou tepelnej energie rozštiepia molekulu vody na vodík a kyslík. Pri súčasnom pôsobení týchto síl je potrebný posun napríklad fázy magnetického poľa voči elektrickému poľu o 90 stupňov, čo je možné dosiahnuť pomocou zariadení s fázovým posunom.

Dodávka tepelnej energie na kompenzáciu endotermického efektu pri rozklade vody prebieha cirkuláciou vody (napríklad čerpadlom) v uzavretom okruhu, cez zariadenie na rozklad vody, chladič a zariadenie na dopĺňanie strát vody. pri rozklade. Prijímač tepla je zariadenie s vyvinutým povrchom vyhrievaným slnkom, alebo (a) zabezpečuje vstrekovanie produktov spaľovania do studenej vody, napríklad z vodíkového motora, čím uzatvára proces a výrazne zvyšuje účinnosť. Zariadenie navrhovaného okruhu zvyšuje efektivitu priemyselnej výroby, umožňuje jeho využitie ako v priemyselných energetických zariadeniach, tak aj v cestnej a železničnej doprave. Pri vytváraní viacerých paralelných okruhov je možné vyberať tepelnú energiu z mnohých zdrojov.

Spôsob výroby vodíka z vody zahŕňa rozklad vody pôsobením elektrického poľa pomocou vodného koaxiálneho kondenzátora s izolovanými doskami, na ktorý sa aplikuje vysokonapäťové usmernené napätie pulznej formy, rozklad vody na kyslík a vodík vzniká pôsobením rezonančného elektromagnetického poľa n-harmonickej, ktoré sa približuje vlastnej frekvencii vody a energiu rozkladu vody tvorí tepelná a minimálne spotrebovaná elektrická energia rozkladu vody.

V zariadení na výrobu vodíka z vody je medzi dosky kondenzátora umiestnená indukčnosť, ktorá zabezpečuje oddelenie a pohyb kyslíka a vodíka cez výstupné otvory, ktoré spolu nekomunikujú, a plyny sú neutralizované pomocou vodivých mriežok inštalovaných na výstup z otvorov, ktoré sú napojené na zdroj konštantného napätia, a dodávka tepelnej energie prebieha cez uzavreté paralelné okruhy, z ktorých každý je napojený na zdroj cudzej tepelnej energie a chladivom je voda cirkulujúca pomocou čerpadlo s premenlivým výkonom, pričom indukčnosť a kapacita rezonančného obvodu pozostáva z paralelných, sériových a zmiešaných elektrických zapojení prvkov .

Na obr. je prezentované zariadenie, ktoré implementuje navrhovanú metódu. Zariadenie obsahuje teleso 5 vyrobené vstrekovaním, napríklad z tepelne odolného kopolyméru, ktorého dielektrická konštanta dosahuje 100 000 jednotiek, má horizontálne kanály, ktoré zabezpečujú prívod a odvod vody, ktoré sú spojené s koaxiálne umiestnenými kanálmi v prepážky, z ktorých sú vyplnené kondenzátorové dosky 1 a indukčné vinutia 2. Koaxiálne kanály s vertikálnymi otvormi pozdĺž siločiar magnetických indukčností 2 sú spojené s výstupmi plynu s kovovými mriežkami 4, na ktoré je privedené konštantné napätie, ktoré zabezpečuje neutralizáciu vodíkových a kyslíkových iónov. Ventily 3 zabezpečujú výstup plynov pri miernom pretlaku.

Zariadenie funguje nasledovne. Keď sa na prvky 1, 2 sériového rezonančného obvodu privedie vysokofrekvenčné vysokonapäťové napätie a kanály sa naplnia cirkulujúcou ohriatou vodou, voda sa vplyvom elektrickej a tepelnej energie rozloží na ióny kyslíka a vodíka. Pôsobením magnetického poľa indukčnosti 2 sa v priestore magnetického poľa oddeľujú ióny kyslíka a vodíka a každý plyn prechádza oddelene svojimi kanálmi cez kovové mriežky 4, kde je neutralizovaný a neutrálne plyny vstupujú cez ventil 3. na ich zamýšľaný účel.

Výhodou zariadenia v porovnaní s prototypom je, že voda je aj nosičom tepelnej energie. Zvýšenie elektrickej energie na jednotku objemu vody v dôsledku vyvinutého kontaktného povrchu kapacitných dosiek s vodou vedie k zvýšeniu produktivity a účinnosti zariadenia. Umiestnenie induktora do zariadenia má za následok zvýšenie výkonu a účinnosti zariadenia. Zariadenie produkuje separáciu plynov (vodík a kyslík). Keď sa zmení rýchlosť vody, je možné zmeniť produktivitu.

Naša planéta sa kúpe v prúde tepelnej energie prichádzajúcej zo Slnka, z útrob zeme a z ľudskej hospodárskej činnosti. Človek túto energiu dostatočne neovláda, preto je tento vynález zameraný na zvládnutie vyššie uvedenej voľnej energie.

NÁROK

1. Spôsob výroby vodíka z vody vrátane rozkladu vody vplyvom elektrického poľa pomocou vodného koaxiálneho kondenzátora s izolovanými doskami, na ktorý sa aplikuje vysokonapäťové usmernené napätie pulznej formy, vyznačujúci sa tým, že rozklad vody na kyslík a vodík nastáva pôsobením rezonančného elektromagnetického poľa, ktorého frekvencia n-tej harmonickej sa približuje vlastnej frekvencii vody a energia rozkladu vody je súčtom tepelnej a minimálne spotrebovanej el. energia rozkladu vody.

2. Zariadenie vyznačujúce sa tým, že medzi dosky kondenzátora je umiestnená indukčnosť, ktorá zabezpečuje oddelenie a pohyb kyslíka a vodíka cez výstupné otvory, ktoré spolu nekomunikujú, a neutralizácia plynov prebieha pomocou vodivé mriežky inštalované na výstupe z otvorov, ktoré sú napojené na zdroj konštantného napätia a dodávka tepelnej energie prebieha cez uzavreté paralelné okruhy, z ktorých každý je pripojený k zdroju cudzej tepelnej energie a nosičom tepla je voda cirkulácia pomocou čerpadla s premenlivou kapacitou.

3. Zariadenie podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že indukčnosť a kapacita rezonančného obvodu pozostáva z paralelných, sériových a zmiešaných elektrických spojení prvkov.

Navrhovaná metóda je založená na nasledujúcom:

1. Elektrónová väzba medzi atómami vodík a kyslík klesá úmerne so zvyšovaním teploty vody. Potvrdzuje to prax pri spaľovaní suchého uhlia. Pred spaľovaním suchého uhlia sa polieva. Mokré uhlie dáva viac tepla, lepšie horí. Je to spôsobené tým, že pri vysokej teplote spaľovania uhlia sa voda rozkladá na vodík a kyslík. Vodík spaľuje a dodáva uhliu ďalšie kalórie a kyslík zvyšuje množstvo kyslíka vo vzduchu v peci, čo prispieva k lepšiemu a úplnému spaľovaniu uhlia.
2. Teplota vznietenia vodíka z 580 predtým 590 °C rozklad vody musí byť pod prahom vznietenia vodíka.
3. Elektronická väzba medzi atómami vodíka a kyslíka pri teplote 550 °C je ešte dostatočná na tvorbu molekúl vody, ale dráhy elektrónov sú už skreslené, väzba s atómami vodíka a kyslíka je oslabená. Aby elektróny opustili svoje dráhy a atómová väzba medzi nimi sa rozpadla, musíte elektrónom dodať viac energie, ale nie tepla, ale energie vysokonapäťového elektrického poľa. Potom sa potenciálna energia elektrického poľa premení na kinetickú energiu elektrónu. Rýchlosť elektrónov v jednosmernom elektrickom poli sa zvyšuje úmerne s druhou odmocninou napätia aplikovaného na elektródy.
4. Rozklad prehriatej pary v elektrickom poli môže nastať pri nízkej rýchlosti pary a takejto rýchlosti pary pri teplote 550 °C možno získať iba v otvorenom priestore.
5. Ak chcete získať vodík a kyslík vo veľkých množstvách, musíte použiť zákon zachovania hmoty. Z tohto zákona vyplýva: v akom množstve sa voda rozložila na vodík a kyslík, v rovnakom množstve získame vodu pri oxidácii týchto plynov.

Možnosť uskutočnenia vynálezu je potvrdená uskutočnenými príkladmi v troch možnostiach inštalácie.

Všetky tri možnosti montáže sú vyrobené z rovnakých unifikovaných výrobkov valcového tvaru z oceľových rúr.

Prvá možnosť
Obsluha a inštalácia zariadenia prvej možnosti ( schéma 1)

Vo všetkých troch možnostiach sa prevádzka jednotiek začína prípravou prehriatej pary na otvorenom priestranstve s teplotou pary 550 o C. Otvorený priestor zabezpečuje rýchlosť po okruhu rozkladu pary až do 2 m/s.

Príprava prehriatej pary prebieha v žiaruvzdornej oceľovej rúre /štartér/, ktorej priemer a dĺžka závisí od výkonu inštalácie. Výkon inštalácie určuje množstvo rozloženej vody, litre / s.

Obsahuje jeden liter vody 124 litrov vodíka A 622 litrov kyslíka, z hľadiska kalórií je 329 kcal.

Pred spustením jednotky sa štartér zohreje z 800 až 1000 °C/kúrenie sa robí akýmkoľvek spôsobom/.

Jeden koniec štartéra je upchatý prírubou, cez ktorú vstupuje dávkovaná voda na rozklad na vypočítaný výkon. Voda v štartéri sa zohreje na 550 °C, voľne vystupuje z druhého konca štartéra a vstupuje do rozkladnej komory, s ktorou je štartér spojený prírubami.

V rozkladovej komore sa prehriata para rozkladá na vodík a kyslík elektrickým poľom vytvoreným kladnými a zápornými elektródami, ktoré sú napájané jednosmerným prúdom s napätím 6000 V. Kladnou elektródou je samotné teleso komory /rúrka/ a zápornou elektródou je tenkostenná oceľová rúra namontovaná v strede telesa, po celej ploche ktorej sú otvory o priemere 20 mm.

Rúrková elektróda je mriežka, ktorá by nemala vytvárať odpor pre vstup vodíka do elektródy. Elektróda je pripevnená k telesu potrubia na priechodkách a cez ten istý držiak je privádzané vysoké napätie. Koniec rúrky zápornej elektródy končí elektricky izolujúcou a tepelne odolnou rúrkou na výstup vodíka cez prírubu komory. Výstup kyslíka z tela rozkladnej komory cez oceľové potrubie. Kladná elektróda /telo kamery/ musí byť uzemnená a kladný pól DC zdroja je uzemnený.

VÝCHOD vodík smerom k kyslík 1:5.

Druhá možnosť
Obsluha a inštalácia zariadenia podľa druhej možnosti ( schéma 2)

Inštalácia druhej možnosti je navrhnutá na výrobu veľkého množstva vodíka a kyslíka v dôsledku súbežného rozkladu veľkého množstva vody a oxidácie plynov v kotloch na získanie vysokotlakovej pracovnej pary pre elektrárne na vodíkový pohon / v r. budúcnosť WES/.

Prevádzka zariadenia, ako v prvej verzii, začína prípravou prehriatej pary v štartéri. Ale tento štartér sa líši od štartéra v 1. verzii. Rozdiel spočíva v tom, že na konci štartéra je privarená vetva, v ktorej je namontovaný parný spínač, ktorý má dve polohy - „štart“ a „práca“.

Para získaná v štartéri vstupuje do výmenníka tepla, ktorý je určený na úpravu teploty regenerovanej vody po oxidácii v bojleri / K1/ predtým 550 °C. Výmenník tepla / To/ - potrubie, ako všetky výrobky s rovnakým priemerom. Medzi príruby potrubia sú namontované žiaruvzdorné oceľové rúry, cez ktoré prechádza prehriata para. Rúry sú obtekané vodou z uzavretého chladiaceho systému.

Z výmenníka tepla vstupuje do rozkladnej komory prehriata para, presne taká istá ako v prvej verzii inštalácie.

Vodík a kyslík z rozkladnej komory vstupujú do horáka kotla 1, v ktorom je vodík zapálený zapaľovačom - vzniká horák. Horák, obtekajúci kotol 1, v ňom vytvára vysokotlakovú pracovnú paru. Chvost horáka z kotla 1 vstupuje do kotla 2 a svojim teplom v kotli 2 pripravuje paru pre kotol 1. Po celom obryse kotlov začína kontinuálna oxidácia plynov podľa známeho vzorca:

2H2+02 = 2H20 + teplo

V dôsledku oxidácie plynov sa voda redukuje a uvoľňuje sa teplo. Toto teplo v zariadení zbierajú kotly 1 a kotly 2, ktoré premieňajú toto teplo na vysokotlakovú pracovnú paru. A získaná voda s vysokou teplotou vstupuje do ďalšieho výmenníka tepla, z neho do ďalšej rozkladnej komory. Takáto postupnosť prechodu vody z jedného stavu do druhého pokračuje toľkokrát, koľkokrát je potrebné prijať energiu z tohto zhromaždeného tepla vo forme pracovnej pary na zabezpečenie projektovanej kapacity. WES.

Potom, čo prvá časť prehriatej pary obíde všetky produkty, dodá okruhu vypočítanú energiu a vystúpi z posledného kotla 2 v okruhu, prehriata para sa pošle potrubím do spínača pary namontovaného na štartéri. Parný spínač sa presunie z polohy "štart" do polohy "pracovná", po ktorej vstúpi do štartéra. Štartér je vypnutý /voda, kúrenie/. Zo štartéra vstupuje prehriata para do prvého výmenníka tepla a z neho do rozkladnej komory. Po okruhu začína nové kolo prehriatej pary. Od tohto momentu sa rozkladný a plazmový okruh uzatvára sám do seba.

Voda je spotrebovaná zariadením len na tvorbu vysokotlakovej pracovnej pary, ktorá je odoberaná z spiatočky okruhu výfukovej pary za turbínou.

Nedostatok elektrární pre WES je ich ťažkopádnosť. Napríklad pre WES na 250 MW musí sa súčasne rozložiť 455 l vodu za sekundu, a to bude vyžadovať 227 rozkladných komôr, 227 výmenníkov tepla, 227 kotlov / K1/, 227 kotly / K2/. Ale takáto objemnosť bude stonásobne ospravedlnená len tým, že palivo pre WES bude tam len voda, nehovoriac o čistote prostredia WES, lacná elektrická energia a teplo.

Tretia možnosť
3. verzia elektrárne ( schéma 3)

Je to presne tá istá elektráreň ako tá druhá.

Rozdiel medzi nimi je v tom, že táto jednotka pracuje neustále od štartéra, rozklad pary a spaľovanie vodíka v kyslíkovom okruhu nie je uzavretý sám do seba. Konečným produktom v závode bude výmenník tepla s rozkladnou komorou. Takéto usporiadanie produktov umožní získať okrem elektrickej energie a tepla aj vodík a kyslík či vodík a ozón. Elektráreň pre 250 MW pri prevádzke zo štartéra spotrebuje energiu na ohrev štartéra, vody 7,2 m3/h a vody na tvorbu pracovnej pary 1620 m 3 / h / voda používa sa z okruhu spätného vedenia výfukovej pary/. V elektrárni pre WES teplota vody 550 °C. Tlak pary 250 at. Spotreba energie na vytvorenie elektrického poľa na jednu rozkladnú komoru bude približne 3600 kWh.

Elektráreň pre 250 MW pri umiestnení produktov na štyri poschodia bude zaberať plochu 114 x 20 m a výška 10 m. Neberie sa do úvahy plocha pre zapnutú turbínu, generátor a transformátor 250 kVA - 380 x 6000 V.

VYNÁLEZ MÁ NASLEDUJÚCE VÝHODY

1. Teplo získané oxidáciou plynov je možné využiť priamo na mieste a vodík a kyslík sa získavajú z likvidácie odpadovej pary a priemyselnej vody.
2. Nízka spotreba vody pri výrobe elektriny a tepla.
3. Jednoduchosť metódy.
4. Významné úspory energie, as vynakladá sa iba na zahriatie štartéra na stabilný tepelný režim.
5. Vysoká produktivita procesu, pretože disociácia molekúl vody trvá desatiny sekundy.
6. Výbuch a požiarna bezpečnosť metódy, pretože pri jeho realizácii nie sú potrebné nádrže na zber vodíka a kyslíka.
7. Počas prevádzky zariadenia sa voda opakovane čistí a mení sa na destilovanú vodu. Tým sa eliminujú zrážky a vodný kameň, čo zvyšuje životnosť inštalácie.
8. Inštalácia je vyrobená z bežnej ocele; s výnimkou kotlov zo žiaruvzdorných ocelí s obložením a tienením ich stien. To znamená, že nie sú potrebné špeciálne drahé materiály.

Vynález môže nájsť uplatnenie v priemyslu nahradením uhľovodíkového a jadrového paliva v elektrárňach lacnou, rozšírenou a ekologickou vodou pri zachovaní výkonu týchto elektrární.

NÁROK

Spôsob výroby vodíka a kyslíka z vodnej pary, ktorý zahŕňa prechod tejto pary cez elektrické pole, vyznačujúci sa tým, že sa používa prehriata vodná para s teplotou 500 - 550 °C, prechádza vysokonapäťovým jednosmerným elektrickým poľom na disociáciu pary a jej oddelenie na atómy vodíka a kyslíka.

ALAMBIQ-ALFA

Esej

Ukazuje sa platnosť hlavných ustanovení, ktoré sú základom vývoja zásadne novej metódy výroby vodíka z vody pomocou kinetickej a tepelnej energie. Konštrukcia elektrovodíkového generátora (EVG) bola vyvinutá a testovaná. Počas testov, pri použití elektrolytu kyseliny sírovej pri rýchlosti rotora 1500 ot./min., elektrolýza vody a uvoľňovanie vodíka (6 ...

Bola vykonaná analýza procesu rozkladu vody na kyslík a vodík v procese vystavenia odstredivej sile v generátore. Zistilo sa, že elektrolýza vody v odstredivom generátore prebieha za podmienok, ktoré sú výrazne odlišné od podmienok existujúcich v konvenčných elektrolyzéroch:

Zvýšenie rýchlosti pohybu a tlaku pozdĺž polomeru rotujúceho elektrolytu

Možnosť autonómneho používania EVG nevytvára problémy so skladovaním a prepravou vodíka.

Úvod

Pokusy za posledných 30 rokov použiť termochemické cykly na rozklad vody pomocou lacnejšej tepelnej energie nepriniesli z technických dôvodov pozitívny výsledok.

Technológia získavania pomerne lacného vodíka z vody pomocou obnoviteľnej energie a opätovného získavania vody ako ekologického odpadu pri následnom spracovaní (pri spaľovaní v motoroch alebo pri výrobe elektriny v palivových článkoch) sa zdala byť nerealizovateľným snom, ale so zavedením do praxe odstredivý elektrický vodíkový generátor (EVG) sa stane realitou.

EVG je určený na výrobu zmesi kyslík - vodík z vody pomocou kinetickej a tepelnej energie. Zahriaty elektrolyt sa naleje do rotujúceho bubna, v ktorom sa počas otáčania v dôsledku začínajúceho elektrochemického procesu voda rozkladá na vodík a kyslík.

Model procesu rozkladu vody v odstredivom poli

Zahriaty elektrolyt sa naleje do rotujúceho bubna, v ktorom sa počas otáčania v dôsledku začínajúceho elektrochemického procesu voda rozkladá na vodík a kyslík. EVG rozkladá vodu pomocou kinetickej energie externého zdroja a tepelnej energie zohriateho elektrolytu.

Na obr. Na obrázku 1 je znázornený diagram pohybu iónov, molekúl vody, elektrónov, molekúl vodíkových a kyslíkových plynov pri elektrochemickom procese elektrolýzy vody v kyslom elektrolyte (predpokladá sa ovplyvnenie rozloženia molekúl v objeme elektrolytu). molekulovou hmotnosťou iónov μ). Keď sa kyselina sírová pridá do vody a mieša sa, dôjde k reverzibilnej a rovnomernej distribúcii iónov v objeme:

H2S04 \u003d 2H+ + SO4 2-, H+ + H20 \u003d H30+.

(1)

Roztok zostáva elektricky neutrálny. Ióny a molekuly vody sa podieľajú na Brownových a iných pohyboch. So začiatkom rotácie rotora pôsobením odstredivej sily dochádza k vrstveniu iónov a molekúl vody podľa ich hmotnosti. Ťažšie ióny SO 4 2- (μ=96 g/mol) a molekuly vody H 2 O (μ=18 g/mol) sa posielajú na veniec rotora. V procese akumulácie iónov v blízkosti okraja a tvorby negatívneho rotujúceho náboja sa vytvára magnetické pole.Ľahšie kladné ióny H 3 O + (μ=19 g/mol) a molekuly vody (μ=18 g/mol) sú Archimedovými silami vytláčané smerom k hriadeľu a vytvárajú rotujúci kladný náboj, okolo ktorého sa vytvára vlastné magnetické pole. Je známe, že magnetické pole má silový účinok na blízke negatívne a pozitívne ióny, ktoré ešte nie sú zapojené do oblasti nábojov v blízkosti rotora a hriadeľa. Analýza silového účinku magnetického poľa vytvoreného okolo týchto iónov ukazuje, že záporne nabité ióny SO 4 2- sú pritlačené k ráfiku magnetickou silou, čím sa zvyšuje účinok odstredivej sily na ne, čo vedie k aktivácii ich akumulácie v blízkosti ráfika.

Sila vplyvu magnetického poľa na kladne nabité ióny H3O+ zosilňuje pôsobenie Archimedovej sily, čo vedie k aktivácii ich posunutia na hriadeľ.

Elektrostatické sily odpudzovania podobných nábojov a priťahovania opačných nábojov zabraňujú hromadeniu iónov v blízkosti ráfika a hriadeľa.

V blízkosti hriadeľa začína vodíková redukčná reakcia pri nulovom potenciáli platinovej katódy φ + =0:

Redukcia kyslíka sa však oneskorí, kým anódový potenciál nedosiahne φ - = -1,228 V. Potom elektróny kyslíkového iónu dostanú príležitosť prejsť do platinovej anódy (začína sa tvorba molekúl kyslíka):

2O - - 2e \u003d O 2.

(4)

Začne sa elektrolýza, cez vodič prúdu začnú prúdiť elektróny a cez elektrolyt začnú prúdiť ióny SO 4 2-.

Výsledné plyny kyslíka a vodíka sú vytláčané Archimedovou silou do oblasti nízkeho tlaku v blízkosti hriadeľa a potom sú vyvedené cez kanály vytvorené v šachte.

Udržiavanie elektrického prúdu v uzavretom okruhu a vysoko účinný priebeh termochemických reakcií (1-4) sú možné, ak je zaistených množstvo podmienok.

Endotermická reakcia rozkladu vody vyžaduje konštantný prísun tepla do reakčnej zóny.

Z termodynamiky elektrochemických procesov je známe [2,3], že na rozpad molekuly vody je potrebné dodať energiu:

.

Fyzici priznávajú, že štruktúra vody ani za normálnych podmienok, napriek dlhému štúdiu, nebola doteraz rozlúštená.

Existujúca teoretická chémia má vážne rozpory s experimentom, ale chemici sa vyhýbajú hľadaniu príčin týchto rozporov a obchádzajú otázky, ktoré vyvstávajú. Odpovede na ne možno získať z výsledkov analýzy štruktúry molekuly vody. Takto je táto štruktúra prezentovaná v súčasnom štádiu jej poznania (pozri obr. 2).

Predpokladá sa, že jadrá troch atómov molekuly vody tvoria rovnoramenný trojuholník s dvoma protónmi prislúchajúcimi atómom vodíka na báze (obr. 3A), uhol medzi osami H-O je α=104,5 o.

Tieto informácie o štruktúre molekuly vody nestačia na získanie odpovedí na vzniknuté otázky a odstránenie zistených rozporov. Vyplývajú z rozboru energií chemických väzieb v molekule vody, preto tieto energie musia byť zastúpené v jej štruktúre.

Je celkom prirodzené, že v rámci existujúcich fyzikálnych a chemických predstáv o štruktúre molekuly vody a procese jej elektrolýzy na získanie molekulárneho vodíka je ťažké nájsť odpovede na položené otázky, preto autor navrhuje svoje vlastné modely štruktúry molekuly.

Výpočty a experimenty uvedené vo výsledkoch ukazujú možnosť získania dodatočnej energie pri elektrolýze vody, na to je však potrebné vytvoriť podmienky na realizáciu tejto možnosti.

Je potrebné poznamenať, že elektrolýza vody v EVG prebieha za podmienok, ktoré sú výrazne odlišné (a málo preskúmané) od prevádzkových podmienok priemyselných elektrolyzérov. Tlak v blízkosti ráfika sa blíži k 2 MPa, obvodová rýchlosť ráfika je cca 150 m/s, rýchlostný gradient v blízkosti rotujúcej steny je dostatočne veľký a okrem toho pôsobia elektrostatické a dosť silné magnetické polia. V akom smere sa za týchto podmienok zmenia ΔH o, ΔG a Q, stále nie je známe.

Zložitým problémom je aj teoretický popis procesu elektromagnetickej hydrodynamiky v elektrolyte EVG.

V štádiu zrýchľovania elektrolytu treba brať do úvahy viskózne interakcie iónov a neutrálnych molekúl vody pod vplyvom odstredivých a ľahších zložiek Archimedovej sily, vzájomného elektrostatického odpudzovania podobných iónov, keď sa k sebe približujú počas vznik nabitých oblastí, vplyv magnetickej sily týchto oblastí na pohyb nabitých iónov smerom k nábojom.

Pri ustálenom pohybe, keď sa začala elektrolýza, dochádza v rotujúcom médiu k aktívnemu radiálnemu pohybu iónov (iónový prúd) a vznikajúcich bublín plynu, ich hromadeniu v blízkosti hriadeľa rotora a ich odvádzaniu smerom von, separácii paramagnetického kyslíka a diamagnetického vodíka v magnetické pole, dodanie (odstránenie) požadovaných častí elektrolytu a napojenie prichádzajúcich iónov na proces separácie náboja.

V najjednoduchšom prípade nestlačiteľnej adiabaticky izolovanej kvapaliny v prítomnosti kladne a záporne nabitých iónov a neutrálnych molekúl možno tento proces opísať (pre jednu zo zložiek) v nasledujúcej forme [9]:

1. Pohybové rovnice za podmienky na vonkajšej hranici (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),

kde V je rýchlosť média, H je intenzita magnetického poľa, U=V+H/(4× p×r) 0,5, W=V-H/(4× p×r) 0,5, Ф=P/r + (U-W) 2 /8, Р- tlak, r - stredná hustota, n , n m - kinematická a „magnetická“ viskozita, a =(n +n m)/2, b =(n -n m)/2.

2. Rovnice pre spojitosť kvapaliny a uzavretie magnetických siločiar:

3. Potenciálna rovnica elektrostatického poľa:

4. Rovnice kinetiky chemických reakcií popisujúcich proces premeny látok (typ (1.3)) možno opísať:

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

kde Ca je koncentrácia produktu chemickej reakcie A (mol / m 3),

v je rýchlosť jeho pohybu, Ve je objem elektrolytu,

r a - rýchlosť premeny činidiel na produkt chemickej reakcie,

S o.a - koncentrácia činidiel dodávaných do reakčnej zóny.

Na rozhraní kov-elektrolyt je potrebné brať do úvahy kinetiku elektródových procesov. Niektoré procesy sprevádzajúce elektrolýzu sú popísané v elektrochémii (elektrická vodivosť elektrolytov, akt chemickej interakcie pri zrážke chemicky aktívnych zložiek a pod.), zatiaľ však neexistujú jednotné diferenciálne rovnice uvažovaných procesov.

5. Proces vzniku plynnej fázy v dôsledku elektrolýzy možno opísať pomocou termodynamických stavových rovníc:

yk =f(x1,x2,...xn,T),

kde y k sú vnútorné parametre stavu (tlak, teplota T, špecifický (molárny) objem), x i sú vonkajšie parametre vonkajších síl, s ktorými médium interaguje (tvar objemu elektrolytu, pole odstred. a magnetické sily, podmienky na hranici), ale proces pohybu bublín v rotujúcej tekutine je stále zle pochopený.

Treba poznamenať, že vyššie uvedené riešenia sústavy diferenciálnych rovníc boli doteraz získané len v niekoľkých najjednoduchších prípadoch.

Účinnosť EVG možno získať z energetickej bilancie analýzou všetkých strát.

Pri rovnomernom otáčaní rotora s dostatočným počtom otáčok sa výkon motora N d vynakladá na:
prekonanie aerodynamického odporu rotora N a;
straty trením v ložiskách hriadeľa N p ;
hydrodynamické straty N gd pri zrýchľovaní elektrolytu vstupujúceho do rotora, jeho trenie o vnútorný povrch častí rotora, prekonávanie protipohybu voči hriadeľu bublín plynu vznikajúcich pri elektrolýze (pozri obr. 1) atď.;
polarizácia a ohmické straty N om pri pretekaní prúdu v uzavretom okruhu pri elektrolýze (pozri obr. 1);
dobíjanie kondenzátora Nk tvoreného kladnými a zápornými nábojmi;
elektrolýza N w .

Po odhadnutí hodnoty očakávaných strát je možné z energetickej bilancie určiť podiel energie N, ktorý sme vynaložili na rozklad vody na kyslík a vodík:

Nw \u003d Nd-Na-Np-Ngd-Nom-Nk.

Okrem elektriny je potrebné k objemu elektrolytu pridať teplo s výkonom N q \u003d N we × Q / D H o (pozri výraz (6)).

Potom bude celkový výkon spotrebovaný na elektrolýzu:

Nw = Nwe + Nq.

Účinnosť výroby vodíka v EVG sa rovná pomeru užitočnej energie vodíka Nw k energii spotrebovanej v motore Nd:

h \u003d N w ּk / N d

Kde Komu zohľadňuje zatiaľ neznámy nárast výkonu EHG vplyvom odstredivých síl a elektromagnetického poľa.

Nepochybnou výhodou EHG je možnosť jeho autonómneho využitia, kedy odpadá potreba dlhodobého skladovania a prepravy vodíka.

Výsledky testu EVG

Dodnes boli úspešne otestované dve modifikácie EVG, ktoré potvrdili opodstatnenosť vyvinutého modelu procesu elektrolýzy a výkonnosť vyrobeného modelu EVG.

Pred testami bola preverená možnosť registrácie vodíka pomocou analyzátora plynu AVP-2, ktorého senzor reaguje len na prítomnosť vodíka v plyne. Vodík uvoľnený pri aktívnej chemickej reakcii Zn+H2S04=H2+ZnS04 bol privádzaný do AVP-2 pomocou vákuového kompresora DS112 cez vinylchloridovú trubicu s priemerom 5 mm a dĺžkou 5 m. Na počiatočnej úrovni hodnôt pozadia Vo = 0,02 % obj. AVP-2 po spustení chemickej reakcie vzrástol objemový obsah vodíka na V=0,15 % obj., čo potvrdilo možnosť detekcie plynu za týchto podmienok.

Počas testov v dňoch 12. – 18. februára 2004 bol do skrine rotora naliaty roztok kyseliny sírovej zohriaty na 60 °C (s koncentráciou 4 mol/l) zohriaty na 60 °C, čím sa rotor zahrial na 40 °C. Výsledky experimentálnych štúdií ukázali nasledovné:

1. Počas rotácie elektrolytu (s koncentráciou 4 mol / l) odstredivou silou bolo možné oddeliť kladné a záporné ióny rôznych molekulových hmotností a vytvárať náboje v oblastiach navzájom oddelených, čo viedlo k objavenie sa potenciálneho rozdielu medzi týmito oblasťami, dostatočného na spustenie elektrolýzy, keď je prúd uzavretý vo vonkajšom elektrickom obvode.

2. Potom, čo elektróny prekonali potenciálnu bariéru na rozhraní kov-elektrolyt pri rýchlosti rotora n=1000…1500 ot./min., začala elektrolýza vody. Pri 1500 ot./min. vodíkový analyzátor AVP-2 zaznamenal výťažok vodíka V = 6...8 % obj. v podmienkach nasávania vzduchu z okolia.

3. Keď sa rýchlosť znížila na 500 ot./min., elektrolýza sa zastavila a hodnoty analyzátora plynu sa vrátili na pôvodné hodnoty V 0 = 0,02…0,1 % obj.; so zvýšením rýchlosti do 1500 ot / min sa objemový obsah vodíka opäť zvýšil na V = 6 ... 8 % obj.

Pri rýchlosti rotora 1500 ot/min sa zistilo 20-násobné zvýšenie výťažku vodíka so zvýšením teploty elektrolytu z t=17 o na t=40 oC.

Záver

1. Navrhnutá, vyrobená a úspešne otestovaná inštalácia na testovanie platnosti nového navrhovaného spôsobu rozkladu vody v oblasti odstredivých síl. Pri rotácii elektrolytu kyseliny sírovej (s koncentráciou 4 mol/l) v poli odstredivých síl dochádzalo k oddeľovaniu kladných a záporných iónov rôznych molekulových hmotností a v oblastiach od seba vzdialených vznikali náboje, ktoré viedlo k objaveniu sa potenciálneho rozdielu medzi týmito oblasťami, dostatočného na spustenie elektrolýzy pri skratovom prúde vo vonkajšom elektrickom obvode. Začiatok elektrolýzy bol zaznamenaný pri počte otáčok rotora n=1000 ot./min.
   Pri 1500 ot./min. analyzátor vodíkového plynu AVP-2 ukázal uvoľňovanie vodíka v objemových percentách 6...8 obj. %.
2. Bola vykonaná analýza procesu rozkladu vody. Ukazuje sa, že pôsobením odstredivého poľa v rotujúcom elektrolyte môže vzniknúť elektromagnetické pole a môže sa vytvoriť zdroj elektriny. Pri určitých otáčkach rotora (po prekonaní potenciálnej bariéry medzi elektrolytom a elektródami) začína elektrolýza vody. Zistilo sa, že elektrolýza vody v odstredivom generátore prebieha za podmienok, ktoré sú výrazne odlišné od podmienok existujúcich v konvenčných elektrolyzéroch:
   - zvýšenie rýchlosti pohybu a tlaku pozdĺž polomeru rotujúceho elektrolytu (až 2 MPa);
   - aktívny vplyv na pohyb iónov elektromagnetických polí vyvolaných rotujúcimi nábojmi;
   - absorpcia tepelnej energie z prostredia.
   Tým sa otvárajú nové možnosti na zvýšenie účinnosti elektrolýzy.
3. V súčasnosti prebieha vývoj ďalšieho efektívnejšieho modelu EHG so schopnosťou merať parametre generovaného elektrického prúdu, vznikajúceho magnetického poľa, riadiť prúd v procese elektrolýzy, merať objemový obsah odchádzajúceho vodíka, jeho parciálny tlak, teplota a prietok. Použitie týchto údajov spolu s už nameraným elektrickým výkonom motora a počtom otáčok rotora umožní:
   - určiť energetickú účinnosť EVG;
   - vypracovať metodiku výpočtu hlavných parametrov v priemyselných aplikáciách;
   - načrtnúť spôsoby jeho ďalšieho zlepšovania;
   - zistiť vplyv vysokých tlakov, rýchlostí a elektromagnetických polí na elektrolýzu, ktorá je zatiaľ málo prebádaná.
4. Priemyselný závod možno použiť na výrobu vodíkového paliva na pohon spaľovacích motorov alebo iných energetických a tepelných zariadení, ako aj kyslíka pre technologické potreby v rôznych priemyselných odvetviach; získavanie výbušného plynu, napríklad pre plynovo-plazmovú technológiu v mnohých odvetviach atď.
5. Nepochybnou výhodou EHG je možnosť autonómneho využitia, kedy nie je potrebné technicky zložité dlhodobé skladovanie a transport vodíka.
6. Technológia získavania dostatočne lacného vodíka z vody s využitím odpadovej nekvalitnej tepelnej energie a uvoľňovanie ekologicky nezávadného odpadu (opäť vody) pri následnom spaľovaní sa zdala byť nerealizovateľným snom, no zavedením EVG do praxe sa stane skutočnosťou. .
7. Vynález získal PATENT č. 2224051 z 20. februára 2004.
8. Momentálne sa patentuje povlak anódy a katódy, ako aj elektrolytu, čo niekoľkonásobne zvýši produktivitu elektrolýzy.

Zoznam použitých zdrojov

1. Frish S.E., Timoreva A.I. Kurz všeobecnej fyziky, zväzok 2, M.-L., 1952, 616 s.
2. Krasnov K.S., Vorobyov N.K., Godnev I.N. atď. Fyzikálna chémia. Elektrochémia. Chemická kinetika a katalýza, M., Vysoká škola, 2001, 219 s.
3. Shpilrain E.E., Malyshenko S.P., Kuleshov G.G. Úvod do vodíkovej energie, 1984.10.
4. Putincev N.M. Fyzikálne vlastnosti ľadu, sladkej a morskej vody, Doktorská dizertačná práca, Murmansk, 1995,
5. Kanarev F.M. Voda je nový zdroj energie, Krasnodar, 2000, 155s,
6. Zatsepin G.N. Vlastnosti a štruktúra vody, 1974, 167 s,
7. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics, M., Nauka, 1971, 939 s.
8. Ekonomika výroby nekonvenčného vodíka. Centrum pre elektrochemické systémy a výskum vodíka, 2002, inžinier, tamh, edutces/ceshr/center.
9. Prenosný multifunkčný analyzátor vodíka AVP-2, firma Alpha BASSENS, Katedra biofyziky, Moskovský inštitút fyziky a technológie, Moskva, 2003.

Dátum vydania: Prečítané: 60389 krát Viac o tejto téme