на какие газы можно разложить воду
Расщепление воды с эффективностью 100%: полдела сделано
Если найти дешёвый и простой способ электролиза/фотолиза воды, то мы получим невероятно богатый и чистый источник энергии — водородное топливо. Сгорая в кислороде, водород не образует никаких побочных выделений, кроме воды. Теоретически, электролиз — очень простой процесс: достаточно пропустить электрический ток через воду, и она разделяется на водород и кислород. Но сейчас все разработанные техпроцессы требуют такого большого количества энергии, что электролиз становится невыгодным.
Теперь учёные решили часть головоломки. Исследователи из Технион-Израильского технологического института разработали метод проведения второго из двух шагов окислительно-восстановительной реакции — восстановления — в видимом (солнечном) свете с энергетической эффективностью 100%, значительно превзойдя предыдущий рекорд 58,5%.
Осталось усовершенствовать полуреакцию окисления.
Столь высокой эффективности удалось добиться благодаря тому, что в процессе используется только энергия света. Катализаторами (фотокатализаторами) выступают наностержни длиной 50 нм. Они абсорбируют фотоны от источника освещения — и выдают электроны.
В полуреакции окисления производятся четыре отдельных атома водорода и молекула О2 (которая не нужна). В полуреакции восстановления четыре атома водорода спариваются в две молекулы H2, производя полезную форму водорода — газ H2,
Эффективность 100% означает, что все фотоны, поступившие в систему, участвуют в генерации электронов.
На такой эффективности каждый наностержень генерирует около 100 молекул H2 в секунду.
Сейчас учёные работают над оптимизацией техпроцесса, который пока что требует щелочной среды с невероятно высоким pH. Такой уровень никак не приемлем для реальных условий эксплуатации.
К тому же, наностержни подвержены коррозии, что тоже не слишком хорошо.
Тем не менее, сегодня человечество стало на шажок ближе к получению неиссякаемого источника чистой энергии в виде водородного топлива.
Научная работа опубликована в журнале Nano Letters (зеркало).
Вода горит! А также ЭГЭ и волны-убийцы
Возможно, все происходит так…
Анимация “Водяной”
Предположение проверено и подтверждено на небольшом макете. GIF-анимация “Водяной” — формы волн: “одиночная башня”, “белая стена”, а также чудо-юдо с глазами и другие красивые элементы из воды, полученные при начальном для возникновения эффекта напряжении 145 вольт, показаны в тексте выше.
Любой желающий может повторить опыт и проверить предположение.
При нахождении электрода на поверхности жидкости, легко достигается эффект горения воды.
Анимация “Вода горит”
Огниво для воды.
Более года назад вышла статья “Импульсный электролиз на Google Science Fair”, где в опытах по поджиганию воды использовался батарейный вариант импульсного электролизера. С тех пор утекло много соленой воды и был создан новый вариант устройства под названием водяная спичка (ВС). Батарейный вариант из прошлой статьи будет ВС-1, сегодняшний сетевой — ВС-2.
Ключевыми особенностями устройств являются:
— тонкий электрод — чем тоньше, тем лучше;
— работа на поверхности жидкости или в глубине, при помощи изолированного по длине катода;
— импульсный режим работы;
— короткое время импульса и длительная пауза;
— крутой фронт импульса;
— вода с большой соленостью в качестве рабочей жидкости.
Водород выделяется из воды при импульсном воздействии на поверхностный слой с использованием тонкого катода (отрицательный электрод, если кто не знает, да и сам постоянно забываю) и мгновенно сгорает в присутствии кислорода. Процесс выделения/сгорания очень быстрый, поэтому имеет взрывообразный характер. К счастью жителей планеты, процесс является затухающим — сколько водорода выделяется за время импульса, столько и сгорает. Устройство использует соленую воду, так как пресная требует большие напряжения для создания аналогичных размеров водородного пламени.
Работа прибора основана на электрогидравлическом эффекте (ЭГЭ), открытом великим российским ученым Юткиным. Чтобы никому не было обидно, можно утверждать, что в других странах этот эффект действовал задолго до его открытия в виде обыкновенной молнии. Но даже обычная молния до сих пор изучена не полностью — эльфы, джеты, спрайты, а также космические лучи для запуска процесса подтверждают это.
В устройствах, работающих на эффекте ЭГЭ, требуется высокое напряжение, разрядники, а также другие большие и опасные штучки. Но соленая вода и современные комплектующие позволяют собрать прибор на базе ручки от старого паяльника, используя относительно низкое рабочее напряжение. Хотя не обошлось без микроконтроллера, схема доступна для повторения любым радиолюбителем.
В предыдущем эксперименте с поджиганием воды моя роль сводилась к созданию импульсного электролизера. Результаты опытов оказались интересными, но дочка вместо исследования ЭГЭ готовится к ЕГЭ — это новомодное увлечение все больше и больше поглощает умы и время подрастающей молодежи, а также деньги их родителей. Поэтому, экспериментальных данных в этом рассказе будет мало, желающие почитать подробности могут это сделать в предыдущей статье. Я свой интерес удовлетворил созданием более мощного устройства и коротким фильмом.
Теория ЭГЭ.
Юткин в своих опытах использовал напряжение всего лишь 20. 50 кВ и более, а емкость до 1 мкФ. Теория была опубликована в работе “Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности”, в формате djVu находится тут.
То, что творится при ударе молнии в воду с ее напряжением в миллионы и миллиарды вольт трудно себе представить, так как энергия, запасенная в конденсаторе, и выделяющаяся при его разряде пропорциональна квадрату напряжения и определяется по формуле: W=СU^2/2.
По сравнению с разрядниками Юткина и тем более молнией, ВС-2 является детской игрушкой, но она позволяет исследовать явление в безопасных режимах в стакане на столе. Вышеприведенную формулу для расчета энергии можно использовать лишь частично, так как ВС-2 управляет количеством энергии, поступающей на катод, и разряд конденсатора производится не полностью.
Исследование импульсного электролиза на границе воздух-жидкость, а также с использованием тонкого закрытого электрода, погруженного в жидкость, позволит изучить явление более подробно. Данные опыты являются началом экспериментов, которые желательно продолжить с использованием современных научных приборов, более совершенной измерительной и записывающей техникой. Желательно провести измерение уровня ЭМИ. В некоторых фрагментах видео (особенно при использовании быстродействующего транзистора) заметно “захлебывание” звукового тракта камеры, чем это вызвано — воздействием ЭМИ на микрофон или его перегрузкой из-за резкого звука, непонятно.
Создание ВС-2.
За основу электрической схемы ВС-2 был взят импульсный электролизер ВС-1 из предыдущей разработки.
Трансформатор, показанный на схеме, любой доступный и он находится вне платы ВС-2. Можно его не использовать, если производится питание от электрической сети. Но при этом существует риск поражения электрическим током.
В качестве задающего генератора использован микроконтроллер PIC12F675, который формирует необходимую длительность импульсов.
Излишки напряжения (предполагалась работа до 800 В) гасятся на балластном резисторе, который выполнен из сборки полуваттных резисторов. Экономичность генератора импульсов и большая скважность работы способствуют низкому уровню мощности, выделяемой на данном резисторе. Последовательное соединение и большое количество резисторов препятствуют их пробою на предельных напряжениях.
Данный вариант блока питания был выбран из-за простоты, надежности, а также в связи с тем, что предполагалась работа не от сети 220 В, где можно получить на накопительных конденсаторах лишь 311 В, а от разделительного повышающего трансформатора, позволяющего значительно поднять напряжение. Из того, что имелось в наличии собрана схема из трех трансформаторов и получено переменное напряжение 544 В, из которого после выпрямления и фильтрации получается 769 В постоянного напряжения. Это уже что-то, по сравнению с 145 В, использованных в ВС-1.
Из предыдущих опытов стало понятно, что одним из факторов, влияющих на производительность установки, является минимальная длительность фронта импульса, поэтому схемотехника устройства направлена на увеличение крутизны:
— короткая длина электродов и проводов, размещение силовых элементов в непосредственной близости от электродов для уменьшения индуктивности силовой части схемы;
— мощный драйвер MOSFET TC4452, управляющий силовым транзистором;
— новейший супер-пупер транзистор в качестве скоростного ключа: CREE Z-FET™ MOSFET на карбиде кремния (SiC) CMF10120D с параметрами Qg = 47 nC, максимальным напряжением 1200 В, сопротивлением RDS(on) = 160 mΩ и импульсным током 49 А.
При отладке на макете (работа на длинных проводах) все работало отлично. После установки на ручку паяльника и сокращении длины проводников до электродов, первый экземпляр ключа не выдержал работы на высоком напряжении 769 вольт и был заменен на его брата-близнеца. При его высокой стоимости это было шоком. Разработка силовой электроники, это затратная область деятельности.
Второй экземпляр также не смог долго продержаться. Скорее всего, происходит выброс напряжения при отключении импульса, и транзистор вылетает по превышению максимального напряжения, пополняя список жертв эксперимента. Результат контрольного измерения — пробой по всем выводам. В следующий раз, при наличии большого количества транзисторов, можно поискать область безопасной работы между 311 и 769 В.
При работе устройства пробой транзистора наблюдается так: длительность импульса уже не ограничена контроллером, и на электроде, при касании поверхности воды происходит выделение значительной энергии. Электрод не выдерживает и немного сгорает, разбрызгивая частички меди — работает предохранителем. Фрагмент виден в середине фильма “Вода горит!” (ниже по курсу).
Помимо сокращения длительности фронта, другой путь увеличения добычи водорода, а следовательно высоты пламени — увеличение напряжения на электродах. Предполагалась получение напряжения импульса до 800 В, поэтому пришлось использовать пару конденсаторов. Два последовательно соединенных конденсатора 47 мкФ х 450 В дают результирующую емкость 23,5 мкФ х 900 В.
Богатырские накопительные конденсаторы, используемые в схеме, как и Илья Муромец лежали очень долго, поэтому была проведена их формовка. Для этого, на протяжении двух суток последовательно соединенные конденсаторы находились под выпрямленным сетевым напряжением 220 В. В первые сутки напряжение на них менялось следующим образом:
С1 — 241, 235, 216, 203, 196, 190, 187, 184, 179, 175, 172, 165, 162, 155, 154 В.
С2 — 065, 072, 104, 120, 127, 134, 139, 141, 145, 148, 154, 160, 159, 153, 153 В.
Суммарное напряжение на конденсаторах зависит от величины сетевого напряжения в соответствии с формулой U=220х1,414=311 В. На вторые сутки разница напряжений не превышала 1 вольта, что является показателем окончания процесса формовки.
Ручка ВС-2 взята от паяльника ЭПСН 220 В, 40 Вт. В ней имеются углубления и упоры, которые позволяют надежно зафиксировать печатную плату с элементами.
При работе устройства происходит значительный разброс капель соленой воды, поэтому компоненты устройства расположены внутри защитной пластиковой бутылки.
Как было доказано в опытах с ВС-1, высота факела пламени зависит от толщины электрода. Электроды ВС-2 изготовлены из медной проволоки диаметром 1,7 мм. Анод должен значительно превышать по размеру катод.
Тонкий медный катод диаметром 0,07 мм (меньше найти не удалось) припаян к концу несущего электрода. При уменьшении диаметра необходимо подобрать параметры импульса (напряжение, длительность, пауза), чтобы электрод практически не разрушался при коротком импульсном воздействии.
Программа работы ВС-2.
start:
HIGH GPIO.2 ‘ включение ключа
PAUSEUS 100 ‘ длительность импульса 100 мксек
LOW GPIO.2 ‘ отключение ключа
PAUSE 300 ‘ продолжительность паузы 300 мсек
GOTO start
Если разрешить включение подтягивающих резисторов и установить миниатюрный выключатель между выводами контроллера 7 и 8, то можно сделать две частоты выходных импульсов:
@ DEVICE INTRC_OSC_NOCLKOUT, MCLR_OFF, WDT_ON, CPD_OFF, PWRT_ON, PROTECT_ON, BOD_ON ‘ BANDGAP0_ON
‘ генератор внутренний, 4МГц, GP4 и GP5 фунцционируют как порты ввода-вывода
‘ MCLR внутренне подключен к питанию, GP3 работает как канал порта ввода
‘ сторожевой таймер WDT включен
‘ CPD защита памяти данных EEPROM отключена
‘ PROTECT защита памяти программ включена
‘ ON=enabled — включен=разрешено, OFF=disabled — отключен=запрещено
INCLUDE «modedefs.bas»
DEFINE NO_CLRWDT 1 ‘ не вставлять CLRWDT
DEFINE OSC 4
‘ Настройка контроллера
OPTION_REG = %01111111 ‘ разрешим включение подтягивающие резисторы, предделитель подключаем к WDT,
‘ коэффициент деления для WDT=1:128 (при F=4 МГц время отключения около 2,8 сек)
ANSEL = 0 ‘ цифровой режим работы аналоговых входов
CMCON = %00000111 ‘ отключение компаратора
start: ‘
CLEARWDT
HIGH GPIO.2
PAUSEUS 100 ‘ 100 мксек
LOW GPIO.2
IF GPIO.0 = 0 THEN
PAUSE 100 ‘ 100 мсек
ELSE
PAUSE 300 ‘ 300 мсек
ENDIF
GOTO start
END
С видео все проще, но рассмотреть место взрыва подробно становится затруднительным.
Видео “Вода горит!” Показаны три фрагмента работы.
1. Скоростной транзистор CMF10120D при работе с напряжением 311 В.
2. CMF10120D в момент, когда он пробит при работе с напряжением 769 В.
3. Устаревший транзистор 2SK1358 при работе с напряжением 311 В.
Гифка “водяной” вначале статьи, была сделана из старых кадров с участием ВС-1. Для модели ВС-2 закрытый электрод не изготавливался, так как будет очень большой разброс капель.
Эффективность процесса.
Одним из самых интересных вопросов — КПД при получении водорода, хотя он сразу и сгорает.
К полезной части, для оценки КПД, относятся электромагнитный импульс излучений в различных диапазонах спектра, колебание поверхности жидкости, выброс капель, звуковая волна — но это трудно оценить в виде цифр. Наиболее простым способом определения выработки является визуальная оценка объема водорода по кадрам видеосъемки или фотографиям области пламени.
Для четкого определения границ необходимо поснимать взрывы заранее известного объема водорода, а затем анализировать вспышки при проведении импульсного электролиза поверхностного слоя. Хотя опытные химики и взрывники наверняка и без предварительных взрывов смогут определить границы водорода, участвующего в процессе.
Так как разряд заряженного конденсатора при импульсе происходит не полностью, то формулу по расчету его энергии использовать некорректно.
Затраты энергии считаются по анализу осциллограммы на небольшом резисторе, включенном в цепь электрода или на токоограничительном резисторе блока питания.
При предварительных испытаниях устройства, когда супер-транзистор недолго работал при высоком напряжении, высота пламени водорода достигала трех сантиметров, но на видео это не успело попасть, и объем остался неизвестен. После выхода из строя двух современных ключей, за неимением лучшего, был установлен транзистор 2SK1358, который не отличается выдающимися параметрами, что заметно даже по характеру звука в фильме “Вода горит”. Поэтому для установки ВС-2 объем водорода не определялся, а дальнейшая работа производилась на “пониженном” напряжении 311 В. В предыдущих опытах с ВС-1 выработка определялась по размеру пламени, потребление — по падению напряжения на резисторе в цепи электрода.
Характер взрыва водорода в смеси с кислородом и чистого можно посмотреть в фильме, найденном на youtube.
Продолжение работ.
Работа по импульсному электролизу перспективна и интересна людям, у некоторых имеется желание повторить и продолжить опыты. Был замечен интерес к ней со стороны людей, уже занимающихся подобными исследованиями, что очень похвально. Результатов пока не видно, но это дело времени.
В Интернете выложено большое число видео с процессом электролиза. Как правило, электролиз проводят при неотключаемом напряжении — постоянном или переменном. При этом остро встает проблема сохранности электрода, который изготавливают из материалов, устойчивых к высокой температуре.
В случае же импульсного воздействия, как правило, производится полный разряд накопившего энергию конденсатора на водную среду, высоковольтный ключ/разрядник производит лишь включение цепи.
Фишкой установок ВС-1 и 2 является то, что можно ограничить длительность импульса до минимально возможной. При этом, благодаря маленькому диаметру электрода, плотность тока в импульсе достигает огромных величин, но короткое время воздействия не позволяет разрушить даже тонкую медную проволоку. При достаточно высокой частоте следования импульсов можно добиться визуального эффекта непрерывного горения водорода на поверхности воды.
По результатам эксперимента можно сделать вывод, что для начальных опытов достаточно выпрямленного сетевого напряжения, желательно — гальванически развязанного от сети при помощи трансформатора. Потребление энергии устройством небольшое, так как ВС-2 работает в импульсном режиме с большой скважностью.
Схему можно упростить, что уменьшит размеры устройства. Накопительный конденсатор достаточно использовать один, емкостью 10. 47 мкФ на напряжение 450 В. Составной балластный резистор можно изготовить из трех-четырех последовательно соединенных резисторов.
При доработке устройства можно ввести регулировку длительности импульса, паузы, напряжения на накопительном конденсаторе, предусмотреть режим одиночных импульсов.
Изучайте, исследуйте, это действительно интересно, и выкладывайте свои результаты.
Интересный фильм “Повелители молний” был снят автором Антоном Войцеховским в рублике «ЕХперименты». В фильме, в частности, упоминается испытательный полигон ВНИЦ ВЭИ, расположенный в городе Истра. На базе этого научного заведения можно начать исследования условий возникновения волн-убийц при попадании молнии в морскую воду. Продолжить опыты можно уже на море, создав там мощную установку для получения молниеносного напряжения.
Количество молний.
Общее количество молний 1,4 миллиарда в год.
350 миллионов — 25 % молний ударяет в земной шар.
Приблизительно 250 миллионов (точнее 248,5 миллионов) — 71 % молний приходится на поверхность Мирового океана.
Количество волн-убийц.
Спутники зафиксировали за три недели по всему земному шару более 10 одиночных гигантских волн, высота которых превышала 25 метров.
За год количество волн составит 173 штуки.
Итого: На 250 миллионов молний приходится 173 больших волны. Грубо можно сказать, что примерно каждая миллионная молния рождает огромную волну.
P.S.
Выступление на конференции «ХТЯиШМ–20» с обобщением результата работ.
Как оказалось «Молнии играют роль в образовании горного ландшафта».
А отсекать глыбы вполне может и ЭГЭ, что демонстрировал Юткин, в результате попадания молнии в воду, содержащуюся в каналах или пустотах горного массива.
Проект Заряд
Автономное энергоснабжение. Свободная и альтернативная энергия будущего. Бестопливные генераторы и «вечные двигатели» в каждый дом!
Дешевый водород и топливо из воды капилярным электроосмосом
Экспериментально обнаружен и исследован новый эффект «холодного» высоковольтного электросмоса испарения и малозатратной высоковольтной диссоциации жидкостей.на основе этого открытия автором предложена и запатентована новая высокоэффективная малозатратная технология получения топливного газа из некоторых водных растворов на основе высоковольтного капиллярного электросмоса.
ВВЕДЕНИЕ
Эта статья – о новом перспективном научно-техническом направлении водородной энергетики. Она информирует о том, что в России открыт и экспериментально апробирован новый электрофизический эффект интенсивного «холодного» испарения и диссоциации жидкостей и водных растворов в топливные газы вообще без затрат электроэнергии- высоковольтный капиллярный электроосмос. Приведены яркие примеры проявления данного важного эффекта в Живой Природе. Открытый эффект является физической основой многих новых «прорывных» технологий в водородной энергетике и промышленной электрохимии. На его основе автором разработана, запатентована и активно исследуется новая высокопроизводительная и энергетически малозатратная технология получения горючих топливных газов и водорода из воды, различных водных растворов и водо-органических соединений. В статье раскрывается их физическая сущность, и техника реализации на практике, дана технико-экономическая оценка перспективности новых газогенераторов. В статье приведен также анализ основных проблем водородной энергетики и ее отдельных технологий.
Кратко об истории открытия капиллярного электроосмоса и диссоциации жидкостей в газы и о становлении новой технологии Открытие эффекта осуществлено мною в 1985 г. Опыты и эксперименты по капиллярному электроосмотическому «холодному» испарению и разложению жидкостей с получением топливного газа без расхода электроэнергии проводились мною в период с 1986-96 г.г.. Впервые о естественном природном процессе «холодного» испарения воды в растениях янаписал в 1988 г. статью «Растения–природные электрические насосы» /1/. О новой высокоэффективной технологии получения топливных газов из жидкостей и получения водорода из воды на основе данного эффекта я сообщил в 1997 г в своей статье «Новая электроогневая технология» (раздел «Можно ли сжечь воду») /2/. Статья снабжена многочисленными иллюстрациями (рис.1-4) с графиками, блок-схемами экспериментальных установок, раскрывающих основные элементы конструкций и электрических сервисных устройств(источников электрического поля) предложенных мною капиллярных электроосмотических генераторов топливного газа. Устройства представляют собою оригинальные преобразователи жидкостей в топливные газы. Изображены на рис.1-3 упрощенно, с детализацией, достаточной для пояснения сущности новой технологии получения топливного газа из жидкостей.
ПЕРСПЕКТИВЫ И ПРОБЛЕМЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Эффективное получение водорода из воды- заманчивая давняя мечта цивилизации. Потому что воды на планете много, а водородная энергетика сулит человечеству «чистую» энергию из воды в неограниченных количествах. Тем более, что сам процесс сжигания водорода в среде кислорода, полученных из воды, обеспечивает идеальное по калорийности и чистоте горение.
КРАТКИЙ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ И РАЗВИТИЯ ВОДОРОДНОЙ ТОПЛИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Приоритет изобретения по получению водорода из воды путем электролиза воды принадлежит русскому ученому Лачинову Д.А.(1888г.). Мною просмотрены сотни статей и патентов и по данному научно-техническому направлению. Известны различные методы получения водорода при разложения воды: термический, электролитический, каталитический, термохимический, термогравитационный, электроимпульсный и прочие /3-12/. С позиции энергозатрат наиболее энергоемкий– термический способ /3/, а наименее энергоемкий– электроимпульсный метод американца Стэнли Мэйера /6/. Технология Мэйера /6/ основана на дискретном электролизном способе разложения воды высоковольтными электрическими импульсами на резонансных частотах колебаний молекул воды (электрическая ячейка Мэйера). Она наиболее, на мой взгляд, прогрессивна и перспективна и по применяемым физическим эффектам, и по энергозатратам, однако ее производительность пока мала и сдерживается необходимостью преодоления межмолекулярных связей жидкости и отсутствием механизма удаления генерируемого топливного газа.из рабочей зоны электролиза жидкости.
Вывод: Все эти и иные известные методы и устройства производства водорода и иных топливных газов пока еще малопроизводительны из-за отсутствия действительно высокоэффективной технологии испарения и расщепления молекул жидкостей. Об этом ниже в следующем разделе.
АНАЛИЗПРИЧИН ВЫСОКОЙ ЭНЕРГОЕМКОСТИ И НИЗКОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ИЗВЕСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ГАЗОВ ИЗ ВОДЫ
Получение топливных газов из жидкостей при минимальных энергозатратах– весьма непростая научно-техническая задача Существенные энергозатраты при получении топливного газа из воды в известных технологиях тратятся на преодоление межмолекулярных связей воды в ее жидком агрегатном состоянии. Потому что вода- весьма сложна по структуре и составу. Причем парадоксально то, что, несмотря на ее удивительную распространенность в природе, структура и свойства воды и ее соединений во многом еще не изучены /14/.
• Cостав и скрытая энергия межмолекулярных связей структур и соединений в жидкостях.
Физико-химический состав даже обычной водопроводной воды достаточно сложен, поскольку в воде присутствуют многочисленные межмолекулярные связи, цепочки и иные структуры молекул воды. В частности, в обычной водопроводной воде имеются различные цепочки особо соединенных и ориентированных молекул воды с ионами примесей (кластерные образования), различные ее коллоидные соединения и изотопы, минеральные вещества, а также многие растворенные газы и примеси /14/.
• Oбъяснение проблем и энергозатрат на «горячее» испарение воды известными технологиями.
Именно поэтому в известных способах расщепления воды на водород и кислород необходимо тратить много электроэнергии для ослабления и полного разрыва межмолекулярных, а затем и молекулярных связей воды. Для снижения энергетических затрат на электрохимическое разложение воды часто используют дополнительный термический нагрев (вплоть до образования пара), а также- введение дополнительных электролитов, например, слабых растворов щелочей, кислот. Однако данные известные усовершенствования не позволяют до сих пор существенно интенсифицировать процесс диссоциации жидкостей (в частности разложения воды) из ее жидкого агрегатного состояния. Применение известных технологий термического испарения сопряжено с огромным расходованием тепловой энергии. Да и применение в процессе получения водорода из водных растворов дорогостоящих катализаторов для интенсификации данного процесса весьма дорого и малоэффективно. Главная причина высоких энергозатрат при использовании традиционных технологий диссоциации жидкостей теперь ясна, они расходуются на разрыв межмолекулярных связей жидкостей.
• Kритика самой прогрессивной электротехнологии получения водорода из воды С. Мэйера /6/
Безусловно, самая экономичная из известных и наиболее прогрессивная по физике работы это электроводородная технология Стенли Мэйера. Но и его знаменитая электрическая ячейка /6/ также малопроизводительна, потому что все таки в ней нет механизма эффективного отвода молекул газа с электродов. Кроме того, этот процесс диссоциации воды в методе Мэйера замедлен из-за того, что при электростатическом отрыве молекул воды из самой жидкости приходится тратить время и энергию на преодоление огромной скрытой потенциальной энергии межмолекулярных связей и структур воды и прочих жидкостей.
РЕЗЮМЕ ПО АНАЛИЗУ
Поэтому достаточно ясно, что без нового оригинального подхода к проблеме диссоциации и превращения жидкостей в топливные газы эту проблему интенсификации газообразования ученым и технологам не решить. Реальное внедрение прочих известных технологий в практику до сих пор «буксует», поскольку все они намного более энергозатратны, чем технология Мэйера. И поэтому малоэффективны на практике.
КРАТКАЯ ФОРМУЛИРОВКА ЦЕНТРАЛЬНОЙ ПРОБЛЕМЫ ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Центральная научно- техническая проблема водородной энергетики состоит, на мой взгляд, именно в неразрешенности и необходимости поиска и осуществления на практике новой технологии для многократного интенсификации процесса получения водорода и топливного газа из любых водных растворов и эмульсий при резком одновременном снижении энергозатрат. Резкая интенсификация процессов расщепления жидкостей при снижении энергозатрат в известных технологиях пока невозможно в принципе, поскольку до недавнего времени не была решена главная проблема эффективного испарения водных растворов без подвода тепловой и электрической энергии. Магистральный путь совершенствования водородных технологий ясен. Необходимо научиться эффективно испарять и газифицировать жидкости. Причем как можно интенсивнее и с наименьшими энергозатратами.
МЕТОДОЛОГИЯ И ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ
Почему пар лучше льда для получения водорода из воды? Потому что в нем намного свободнее движутся молекулы воды, чем в водыхрастоворов.
а) Изменение агрегатного состояния жидкостей.
Очевидно, что межмолекулярные связи водяного пара слабее, чем у воды в виде жидкости, и тем более воды в виде льда. Газообразное состояние воды еще более облегчает работу электрического поля по последующему расщеплению самих молекул воды на Н2 и О2. Поэтому методы эффективного перевода агрегатного состояния воды в водяной газ (пар, туман)- это перспективный магистральный путь развития электроводородной энергетики. Потому что путем перевода жидкой фазы воды в газообразную фазу достигают ослабление и(или) полный разрыв и межмолекулярные кластерных и прочих связей и структур, существующих внутри жидкости воды.
б) Электрический кипятильник воды- анахронизм водородной энергетики или вновь о парадоксах энергетики при испарении жидкостей.
Но не все так просто. C переводом воды в газообразное состояние. А как же быть с требуемой энергией, необходимой на испарение воды. Классический способ ее интенсивного испарения– это термический нагрев воды. Но он же весьма энергозатратен. Со школьной парты нас учили, что на процесс испарения воды, и даже ее кипячения требуется весьма значительное количество тепловой энергии. Информация о необходимом количестве энергии для испарения 1м³ воды есть в любом физическом справочнике. Это многие килоджоули тепловой энергии. Или многие киловатт-часы электроэнергии, если испарение проводить нагревом воды от электрического тока. Где же выход из энергетического тупика?
КАПИЛЯРНЫЙ ЭЛЕКТРООСМОС ВОДЫ И ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ «ХОЛОДНОГО ИСПАРЕНИЯ» И ДИССОЦИАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ В ТОПЛИВНЫЕ ГАЗЫ (описание нового эффекта, и его проявление в Природе)
Я долго искал такие новые физические эффекты и малозатратные способы испарения и диссоциации жидкостей, много экспериментировал и все же нашел способ эффективного «холодного» испарения и диссоциации воды в горючий газ. Этот удивительной по красоте и совершенству эффект подсказала мне сама Природа.
Природа — наш мудрый учитель. Парадоксально, но оказывается, что в Живой природе уже давно есть, независимо от нас, эффективный способ электрокапиллярной перекачки и «холодного» испарения жидкости с переводом ее в газообразное состояние вообще без подвода тепловой энергии и электроэнергии. И этот природный эффект реализуется путем воздействия знакопостоянного электрического поля Земли на жидкость (воду), размещенную в капиллярах, именно посредством капиллярного электроосмоса.
Растения – природные, энергетически совершенные, электростатические и ионные насосы-испарители водных растворов Мои первые опыты по реализации капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации воды, проделанные мною на простых экспериментальных установках еще в 1986 г. мне не сразу стали понятными, но я стал упорно искать его аналогию и проявление этого явления в Живой природе. Ведь Природа — наш вечный и мудрый Учитель. И я нашел его вначале именно в растениях!
а) Парадокс и совершенство энергетики природных насосов- испарителей растений.
б) Oписание физики и энергетика природного насоса- испарителя жидкости растений.
Так как же работает природный насос– испаритель воды у деревьев и растений и каков механизм его энергетики? Оказывается, что все растения давно и искусно используют этот открытый мною эффект капиллярного электроосмоса в качестве энергетического механизма перекачки питающих их водных растворов своими природными ионными и электростатическими капиллярными насосами для подачи воды от корней к их кроне вообще без подвода энергии и без участия человека. Природа мудро использует потенциальную энергию электрического поля Земли. Причем в растениях и деревьях для подъема жидкости от корней к листьям внутри стволов растений и холодного испарения соков по капиллярам внутри растений используются природные тончайшие волокна-капилляры растительного происхождения, природный водный раствор- слабый электролит, естественный электрический потенциал планеты и потенциальная энергия электрического поля планеты. Одновременно с ростом растения (увеличением его высоты) возрастает и производительность этого природного насоса, потому что повышается разность природных электрических потенциалов между корнем и верхушкой кроны растения.
в) Зачем иголки у елки – затем, чтобы ее электронасос работал и зимой.
Вы скажете, что питательные соки движутся врастениям из-за обычного термического испарения влаги с листьев. Да это процесс тоже есть но не он главный. Но что самое удивительное, многие игольчатые деревья (сосны, ели, пихты) морозоустойчивы и растут даже зимой. Дело в том, что в растениях с игольчатыми листьями или шипами (типа сосны, кактусов и прочее), электростатический насос- испаритель работает при любой температуре окружающей среды, поскольку иглы концентрируют максимальную напряженность природного электрического потенциала на кончиках этих игл. Поэтому одновременно с электростатическим и ионным перемещением питательных водных растворов по своим капиллярам, они еще и интенсивно расщепляют и эффективно эмиссируют (инжектируют, выстреливают в атмосферу с этих природных устройств со своих природных игольчатых природных электродов-озонаторов молекулы влаги, успешно переводя молекулы водных растворов в газы. Поэтому работа этих природных электростатических и ионных насосов водных незамерзающих растворов происходит и в засуху и в стужу.
г) Mои наблюдения и электрофизические эксперименты с растениями.
Путем многолетних наблюдений над растениями, в естественной среде и и экспериментов с растениями в среде помещенными в искусственное электрическое поле, мною были всесторонне исследован этот эффективный механизм природного насоса и испарителя влаги. Были также выявлены зависимости интенсивности движения естественных соков по стволу растений от параметров электрического поля и вида капилляров и электродов. Рост растения в экспериментах существенно возрастал при многократном повышении этого потенциала потому, что возрастала производительность его природного электростатического и ионного насоса. Еще в 1988 г. я описал свои наблюдения и опыты с растениями в своей научно- популярной статье «Растения- природные ионные насосы» /1/.
д) Учимся у растений создавать совершенную технику насосов – испарителей. Вполне понятно, что эта природная энергетически совершенная технология вполне применима и в технике перевода жидкостей в топливные газы. И я создал такие экспериментальные установки холоного электрокапиллярного испарения жидкостей (рис.1-3) по подобию электронасосов деревьев.
ОПИСАНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА- ИСПАРИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ
Простейшее действующее устройство по экспериментальной реализации эффекта высоковольтного капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации молекул воды показано на рис.1. Простейшее устройство (рис.1) для реализации предложенного способа получения горючего газа состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее жидкостью 2 (водо-топливной эмульсии или обычной воды), из тонко-пористого капиллярного материала, например, волокнистого фитиля 3, погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней, из верхнего испарителя 4, в виде капиллярной испарительной поверхности с переменной площадью в виде непроницаемого экрана (на рис.1 не показан). В состав данного устройства входят также высоковольтные электроды 5, 5-1, электрически присоединенные в разноименным выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 6, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над испарителем 4, например, параллельно ему на расстоянии, достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3, механически соединенный с испарителем 4.
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРОСТЕЙШЕГО ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА-ИСПАРИТЕЛЯ (РИС.1)
Первые опыты электрокапиллярной диссоциации жидкостей проводилсь с использованием в качестве жидкостей как простую воду, так и различных ее растворы и водо-топливные эмульсии различных концентраций. И во всех этих случаях был успешно получены топливные газы. Правда, эти газы были весьма различные по составу и теплоемкости.
Новый электрофизический эффект «холодного»испарения жидкости вообще без затрат энергии под действием электрического поля я впервые наблюдал в простейшем устройстве (рис.1)
а)Oписание первой простейшей экспериментальной установки.
Опыт реализуют следующим образом: вначале наливают в емкость 1 водо-топливную смесь (эмульсию) 2, предварительно смачивают ею фитиль 3 и пористый испаритель 4. Затем включают высоковольтный источник напряжения 6 и подают высоковольтную разность потенциалов(поряядка 20 кВ) к жидкости на некотором расстоянии от краев капилляров (фитиль 3-испаритель 4) источник электрическсого поля присоединяют через электроды 5-1 и 5, причем размещают пластинчатый дырчатый электрод 5 выше поверхности испарителя 4 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 5 и 5-1.
б)Kак работает устройство
В результате, вдоль капилляров фитиля 3 и испарителя 4 под действием электростатических сил продольного электрического поля дипольные поляризованные молекулы жидкости двигались из емкости в направлении к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос), срываются этими электрическими силами поля с поверхности испарителя 4 и превращаются в видимый туман, т.е. жидкость переходит в другое агрегатное состояние при минимальных энергозатратах источника электрического поля (6).и по ним начинается электроосмотический подъем данной жидкости. В процессе отрыва и столкновения между собой испаренных молекул жидкости с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между испарителем 4 и верхним электродом 5 происходит частичная диссоциация с образованием горючего газа. Далее этот газ поступает через газосборник 7, например, в камеры сгорания двигателя автотранспорта.
В)Hекоторые результаты количественные измерений
В состав этого горючего топливного газа входят молекулы водорода (Н2)-35%, кислорода(О2)-35% молекулы воды-(20%) и оставшиеся 10%-это молекулы примесей иных газов, органические молекулы топлива и др. Экспериментально показано, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул ее пара изменяются от изменения расстояния электрода 5 от испарителя 4, от изменения площади испарителя, от вида жидкости, качества капиллярного материала фитиля 3 и испарителя 4 и параметров электрического поля от источника 6. (напряженности, мощности). Измерялись температура топливного газа и интенсивность его образования(расходомер). И производительность устройства в зависимости от конструктивных параметров. Путем нагрева и измерения контрольного объема воды при сжигании определенного объема этого топливного газа вычислялась теплоемкость получаемого газа в зависимости от изменения параметров экспериментальной установки.
УПРОЩЕННОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И ЭФФЕКТОВ, ЗАФИКСИРОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА МОИХ ПЕРВЫХ УСТАНОВКАХ
Опыты показывает, что за 10 минут при диаметре капиллярного цилиндра 10 см. капиллярный электросмос испарял достаточно большой объем воды (1 литр) вообще без затрат энергии. Потому что потребляемая входная электрическая мощность (10 ватт). Используемого в опытах источника электрического поля- высоковольтного преобразователя напряжения (20 кВ) неизменна от режима его работы. Экспериментально выяснено, что вся эта потребляемая из сети мизерная по сравнению с энергией испарения жидкости, мощность тратились именно на создание электрического поля. И эта мощность не увеличивались при капиллярном испарении жидкости благодаря работе ионного и поляризационного насосов. Поэтому эффект холодного испарения жидкости удивителен. Ведь он происходит вообще без видимых затрат электроэнергии!
Струя водного газа (пара) иногда, особенно в начале процесса была видна. Она отрывалась от края капилляров с ускорением. Движение и испарение жидкости объясняется, по моему, именно благодаря возникновению в капилляре под действием электрического поля огромных электростатических сил и огромного электроосмотического давления на столб поляризованной воды (жидкости) в каждом капилляре.Которые и являются движущей силой раствора по капиллярам.
Опыты доказывают, что в каждом из капилляров с жидкостью под действием электрического поля работает мощный бестоковый электростатический и одновременно ионный насос, которые и поднимают столб поляризованной и частично ионизированной полем в капилляре микронного по диаметру столба жидкости(воды) от одного потенциала электрического поля, поданного в саму жидкость и нижнему концу капилляра к противоположному электрическому потенциалу, размещенному с зазором относительно противоположного конца этого капилляра. В результате, такой электростатический, ионный насос интенсивно разрывает межмолекулярные связи воды, активно с давлением движет поляризованные молекулы воды и их радикалы по капилляру и затем инжектирует эти молекулы вместе с порванными электрически заряженными радикалами молекул воды за пределы капилляра к противоположному потенциалу электрического поля. Опыты показывают, что одновременно с инжекцией молекул из капилляров происходит и частичная диссоциация (разрыв) молекул воды. Причем тем больше, чем выше напряженность электрического поля. Во всех этих непростых и одновременно протекающих процессах капиллярного электроосмоса жидкости используется именно потенциальная энергия электрического поля.
Поскольку процесс такого превращения жидкости в водный туман и водный газ происходит по аналогии с растениями, вообще без подвода энергии и не сопровождается нагревом воды и водного газа. Поэтому я назвал данный природный а потом и технический процесс электроосмоса жидкостей – «холодным» испарением. В экспериментах превращение водной жидкости в холодную газообразную фазу (туман) происходит быстро и вообще без видимых затрат электроэнергии. Одновременно на выходе из капилляров, газообразные молекулы воды разрываются электростатическими силами электрического поля на Н2 и О2. Поскольку этот процесс фазового перехода жидкости воды в водный туман(газ) и диссоциации молекул воды протекает в эксперименте вообще без видимого расходования энергии (тепла и тривиальной электроэнергии), то, вероятно, расходуется каким то образом именно потенциальная энергия электрического поля.
РЕЗЮМЭ ПО РАЗДЕЛУ
Несмотря на то, что пока еще до конца неясна энергетика этого процесса, все же уже достаточно ясно, что «холодное испарение» и диссоциацию воды осуществляет потенциальная энергия электрического поля. Точнее, видимый процесс испарения и расщепления воды на Н2 и О2 при капиллярном электроосмосе осуществляют именно мощные электростатические Кулоновские силы этого сильного электрического поля. В принципе такой необычный электроосмотический насос-испаритель-расщепитель молекул жидкости это пример вечного двигателя второго рода. Таким образом, высоковольтный капиллярный электроосмос водной жидкости обеспечивает посредством использования потенциальной энергии электрического поля действительно интенсивное и энергически незатратное испарение и расщепления молекул воды на топливный газ(Н2, О2,Н2О).
ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОСМОСА ЖИДКОСТЕЙ
Пока его теория еще не разработана, а только зарождается. И автор надеется, что эта публикация привлечет внимание теоретиков и практиков и поможет создать мощный творческий коллектив единомышленников. Но уже ясно, что, несмотря на относительную простоту технической реализации самой технологии, все же реальная физика и энергетика процессов при реализации этого эффекта весьма сложна и не конца пока понятна. Отметим их основные характерные свойства:
А) Oдновременное протекание нескольких электрофизических процессов в жидкостях в электрокапилляре
Поскольку при капиллярном электросмотическом испарении и диссоциации жидкостей, протекает одновременно и поочередно много различных электрохимических, электрофизических, электромеханических и иных процессов, особенно при движении водного раствора по капилляру инжекции молекул с края капилляра в направлении электрического поля.
Б) энергетический феномен «холодного» испарения жидкости
Проще говоря, физическая сущность нового эффекта и новой технологии состоит в преобразовании потенциальной энергии электрического поля в кинетическую энергию движения молекул жидкости и структур по капилляру и вне его. При этом в процессе испарения и диссоциации жидкости вообще не потребляется электрический ток, потому что каким то пока непонятным образом расходуется именно потенциальная энергия электрического поля. Именно электрическое поле в капиллярном электроосмосе запускает и поддерживает возникновение и одновременном протекании в жидкости в процессе преобразования ее фракций и агрегатных состояний устройстве сразу многих полезных эффектов преобразования молекулярных структур и молекул жидкости в горючий газ. А именно: высоковольтный капиллярный электроосмос обеспечивает одновременно мощную поляризацию молекул воды и ее структур с одновременным частичным разрывом межмолекулярных связей воды в наэлектризованном капилляре, дробление поляризованных молекул воды и кластеров на заряженные радикалы в самом капилляре посредством потенциальной энергии электрического поля. Эта же потенциальная энергию поля интенсивно запускает механизмы формирования и движения по капиллярам выстроенных «в шеренги» электрически сцепленных между собою в цепочки поляризованных молекул воды и их образований(электростатический насос), работу ионного насоса с создание огромного электроосмотического давления на столб жидкости для ускоренного движения по капилляру и окончательному инжектированию из капилляра уже частично разорванных ранее полем (расщепленных на радикалы) неполных молекул и кластеров жидкости(воды). Поэтому на выходе даже самого простого устройства капиллярного электроосмоса уже получается горючий газ(точнее, смесь газов Н2,О2 и Н2О).
В) Применимость и особенности работы переменного электрического поля
Но для более полной диссоциации молекул воды в топливный газ необходимо заставить уцелевшие молекулы воды соударяться между собой и дробиться на молекулы Н2 и О2 в дополнительном поперечном переменном поле(рис.2). Поэтому для повышения интенсификации процесса испарения и диссоциации воды (любой органической жидкости) в топливный газ лучше применять два источника электрического поля.(рис.2). В них для испарения воды (жидкости) и для получения топливного газа потенциальную энергию сильного электрического поля (с напряженностью не менее 1 кВ/см) используют раздельно: вначале первое электрическое поле используется для перевода молекул, образующих жидкость, из малоподвижного жидкого состояния электроосмосом через капилляры в газообразное состояние (получают холодный газ) из жидкости с частичным расщеплением молекул воды, а затем, на втором этапе, используют энергию второго электрического поля, конкретнее, мощные электростатические силы для интенсификации колебательного резонансного процесса «соударения-расталкивания» наэлектризованных молекул воды в виде водяного газа между собой для полного разрыва молекул жидкости и образования молекул горючего газа.
Г) Pегулируем ость процессов диссоциации жидкостей в новой технологии
Регулировка интенсивности образования водного тумана (интенсивность холодного испарения) достигается изменением параметров электрического поля направленного вдоль капиллярного испарителя и (или) изменением расстояния между наружной поверхностью капиллярного материала и ускоряющим электродом, с помощью которого и создается электрическое поле в капиллярах. Регулирование производительности получения водорода из воды осуществляют изменением (регулированием) величины и формы электрического поля, площади и диаметра капилляров, изменением состава и свойств воды. Эти условия оптимальной диссоциации жидкости различны в зависимости от вида жидкости, от свойств капилляров, от параметров поля.и диктуются требуемой производительностью процесса диссоциации конкретной жидкости. Опыты показывают, что наиболее эффективное получения Н2 из воды достигается при расщепление молекул полученного электроосмосом водного тумана осуществлять вторым электрическим полем, рациональные параметры которого были подобраны преимущественно экспериментальным путем. В частности, выяснилась целесообразность окончательного расщепления молекул водного тумана производить именно импульсным знакопостоянным электрическим полем с вектором поля перпендикулярно вектору первого поля, используемого в электроосмосе воды. Воздействие электрических полем на жидкость в процессе ее преобразования в туман и далее в процессе расщепления молекул жидкости может осуществляться одновременно или поочередно.
РЕЗЮМЕ ПО РАЗДЕЛУ
Благодаря этим описанным механизмам при комбинированном электроосмосе и воздействии двух электрических полей на жидкость(воду) в капилляре удается достичь максимальной производительности процесса получения горючего газа и практически устранить электрические и тепловые затраты энергии при получении этого газа из воды из любых водо-топливных жидкостей. Данная технология в принципе применима для получения топливного газа из любого жидкого топлива или его водных эмульсий.
Прочие общие аспекты реализации новой технологии Рассмотрим еще некоторые аспекты реализации предлагаемой новой революционной технологии разложения воды, ее иные возможные эффективные варианты для развития базовой схемы реализации новой технологии, а также некоторые дополнительные пояснения, технологические рекомендации и технологические «хитрости» и «НОУ-ХАУ», полезные при ее реализации.
а) Предварительная активация воды (жидкости)
Для повышения интенсивности получения топливного газа, жидкость (воду) целесообразно вначале активизировать(предварительный нагрев, предварительное разделение ее на кислотную и щелочную фракции, электризация и поляризация и прочее). Предварительную электроактивацию воды(и любой водной эмульсии) с разделением ее на кислотную и щелочную фракции осуществляют частичным электролизом посредством дополнительных электродов, размещенных в специальной полупроницаемых диафрагмах для их последующего раздельного испарения (рис.3).
В случае предварительного разделения исходно химически нейтральной воды на химические активные (кислотную и щелочную)фракции, реализация технологии получения горючего газа из воды становится возможен и при минусовых температурах (до –30 град. Цельсия), что весьма важно и полезно зимой для автотранспорта. Потому что такая «фракционная» электроактивированная вода вообще не замерзает при морозах. Значит установка по получению водорода из такой активированной воды тоже сможет работать при минусовых температурах окружающей среды и в морозы.
б) Источники электрического поля
В качестве источника электрического поля для осуществления данной технологии вполне могут быть использованы разные устройства. Например, такие как известные магнито-электронные высоковольтные преобразователи постоянного и импульсного напряжения, электростатические генераторы, различные умножители напряжения, предварительно заряженные высоковольтные конденсаторы, а также вообще полностью бестоковые источники электрического поля – диэлектрические моноэлектреты.
в) Aдсорбция полученных газов
Водород и кислород в процессе получения горючего газа, могут аккумулироваться отдельно друг от друга путем размещения в потоке горючего газа специальных адсорбентов. Вполне возможно использование данного способа для диссоциации любой водо-топливной эмульсии.
г) Получение топливного газа электроосмосом из органических жидких отходов
Данная технология позволяет эффективно использовать в качестве сырья для выработки топливного газа любые жидкие органические растворы (например, жидкие отходы жизнедеятельности человека и животных). Как ни парадоксально эта мысль звучит, но использование органических растворов для производства топливного газа, в частности из жидких фекалий, с позиции энергозатрат и экологии, даже более выгоднее и проще, чем диссоциация простой воды, которую технически намного труднее разложить на молекулы.
Кроме того, такой гибридный топливный газ, полученный из органических отходов, менее взрывоопасен. Поэтому по сути, данная новая технология позволяет эффективно преобразовывать любые органические жидкости (в том числе и жидкие отходы) в полезный топливный газ. Таким образом, настоящая технология эффективно применима и для полезной переработки и утилизации жидких органических отходов.
ПРОЧИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ПРИНЦИПА ИХ РАБОТЫ
Предлагаемая технология может быть реализована с помощью различных устройств. Самое простое устройство электроосмотического генератора топливного газа из жидкостей ранее уже было показано и раскрыто в тексте и на рис.1. Некоторые иные более совершенные варианты таких этих устройств, апробированных автором экспериментально, представлены в упрощенном виде на рис.2-3. Один из простых вариантов комбинированного способа получения горючего газа из водо-топливной смеси или воды может быть реализован в устройстве (рис.2), которое состоит по существу из комбинации устройства (рис.1) дополнительным устройством, содержащим плоские поперечные электроды 8,8-1, присоединенные к источнику сильного переменного электрического поля 9.
На рис.2 показана также более подробно функциональная структура и состав источника 9 второго (знакопеременного) электрического поля, а именно показано, что он состоит из первичного источника электроэнергии 14, присоединенного по силовому входу ко второму высоковольтному преобразователю напряжения 15 регулируемой частоты и амплитуды (блок 15 может быть выполнен в виде индуктивно-транзисторной схемы типа автогенератора Ройера), присоединенного по выходу к плоским электродам 8 и 8-1. Устройство снабжено также термическим нагревателем 10, размещенным, например, под днищем емкости 1. На автотранспорте это может быть выпускной коллектор горячих выхлопных газов, боковые стенки корпуса самого двигателя.
На блок-схеме (рис.2) источники электрического поля 6 и 9 более подробно расшифрованы. Так, в частности, показано, что источник 6 знакопостоянного, но регулируемого по величине напряженности электрического поля, состоит из первичного источника электроэнергии 11, например, бортовой аккумуляторной батареи, подключенного по первичной цепи электропитания к высоковольтному регулируемому преобразователю напряжения 12, например, типа автогенератора Ройера, с встроенным выходным высоковольтным выпрямителем (входит в состав блока 12), присоединенным по выходу к высоковольтным электродам 5, причем силовой преобразователь 12 по управляющему входу присоединен к системе управления 13, позволяющей управлять режимом работы данного источника электрического поля., конкретнее производительностью Блоки 3, 4, 5, 6 составляют в совокупности комбинированное устройство электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости. Блок 6 позволяет регулировать напряженность электрического поля от 1 кВ/см до 30 кВ/см. В устройстве (рис.2) предусмотрена также техническая возможность изменения расстояния и положения пластинчатого сетчатого или пористого электрода 5 относительно испарителя 4, а также расстояния между плоскими электродами 8 и 8-1. Описание гибридного комбинированного устройства в статике (рис.3)
РАБОТА КОМБИНИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ТОПЛИВНОГО ГАЗА
Рассмотрим более подробно реализацию предложенного способа на примере простых устройств (рис. 2-3).
Устройство (рис.2) работает следующим образом: испарение жидкости 2 из емкости 1 осуществляют в основном термическим нагреванием жидкости от блока 10, например, с использованием значительной тепловой энергии выпускного коллектора двигателя автотранспорта. Диссоциацию молекул испаренной жидкости, например, воды на молекулы водорода и кислорода осуществляют силовым воздействием на них переменным электрическим полем от высоковольтного источника 9 в зазоре между двумя плоскими электродами 8 и 8-1. Капиллярный фитиль 3, испаритель 4, электроды 5,5-1 и источник электрического поля 6, как уже было описано выше превращают жидкость в пар, а прочие элементы в совокупности обеспечивают электрическую диссоциацию молекул испаренной жидкости 2 в зазоре между электродами 8,8-1 под действием переменного электрического поля от источника 9, причем изменением частоты колебаний и напряженности электрического поля в зазоре между 8,8-1 по цепи системы управления 16 с учетом информации с датчика состава газа регулируется интенсивность соударения и дробления этих молекул (т.е. степень диссоциации молекул). Регулированием напряженности продольного электрического поля между электродами 5,5-1 от блока преобразователя напряжения 12 через его систему управления 13 достигается изменение производительности механизма подъема и испарения жидкости 2.
РАБОСПОСОБНОСТЬ СПОСОБА И ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ОТ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
Работоспособность способа уже доказана мною многочисленными опытами экспериментально. И приведенные в статье конструкции устройств (рис.1-3) являются действующими моделями, на которых и проводились эксперименты. Для доказательства эффекта получения горючего газа мы его поджигали на выходе газосборника (7) и измеряли тепловые и экологические характеристики процесса его горения. Имеются протоколы испытаний, которые подтверждают работоспособность способа и высокие экологическое характеристики полученного газообразного топлива и отходящих газообразных продуктов его сгорания. Эксперименты показали, что новый элеектроосмотический способ диссоциации жидкостей работоспособен и пригоден для холодного испарения и диссоциации в электрических полях весьма различных жидкостей (водо-топливных смесей, воды, водных ионизированных растворов, водо-масляных эмульсий, и даже водных растворов фекальных органических отходов, которые, кстати, после их молекулярной диссоциации по данному способу образуют эффективный экологически чистый горючий газ практически без запаха и цвета.
Главный положительный эффект изобретения состоит в многократном снижении затрат энергии (тепловой, электрической) на осуществление механизма испарения и молекулярной диссоциации жидкостей по сравнению со всеми известными способами-аналогами.
Резкое снижение энергозатрат при получении горючего газа из жидкости например, водо-топливных эмульсий путем электрополевого испарения и дробления ее молекул на молекулы газов, достигается благодаря мощным электрическим силам воздействия электрического поля на молекулы как в самой жидкости, так и на испаренные молекулы. В результате резко интенсифицируется процесс испарения жидкости и процесс дробления ее молекул в парообразном состоянии практически при минимальной мощности источников электрического поля. Естественно, регулированием напряженности данных полей в рабочей зоне испарения и диссоциации молекул жидкости, или электрическим путем, или путем перемещения электродов 5, 8, 8-1 изменяется силовое взаимодействие полей с молекулами жидкости, что и приводит к регулированию производительности испарения и степени диссоциации молекул испаренной жидкости. Экспериментально показана также работоспособность и высокая эффективность диссоциации испаренного пара поперечным знакопеременным электрическим полем в зазоре между электродами 8, 8-1 от источника 9 (рис.2,3,4). Установлено, что для каждой жидкости в ее испаренном состоянии существует определенная частота электрических колебаний данного поля и его напряженность, при которых процесс расщепления молекул жидкости происходит наиболее интенсивно. Экспериментально установлено также, что дополнительная электрохимическая активизация жидкости, например, обычной воды, которая является ее частичным электролизом, осуществляемая в устройстве (рис.3), и также повышают производительность ионного насоса (фитиль 3-ускоряющий электрод 5) и увеличивают интенсивность электроосмотического испарения жидкости. Термонагрев жидкости, например, теплом отходящих горячих газов двигателей транспорта (рис.2) способствует ее испарению, что также приводит к повышению производительности получения водорода из воды и горючего топливного газа из любых водо-топливных эмульсий.
КОММЕРЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ВНЕДРЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ
ДОСТОИНСТВО ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПО СРАВНЕНИЮ С ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЕЙ МЭЙЕРА
В сравнении по производительности с известной и самой низкозатратной прогрессивной электрической технологией Стенли Мэйера для получения топливного газа из воды (и ячейки Мэйера) /6/ наша технологии более прогрессивна и производительна, потому что используемый нами электроосмотический эффект испарения и диссоциации жидкости в сочетании с механизмом электростатического и ионного насоса обеспечивает не только интенсивное испарение и диссоциацию жидкости при минимальном и одинаковом с аналогом энергопотреблении, но еще и эффективный отрыв молекул газа из зоны диссоциации, причем с ускорением от верхнего края капилляров. Поэтому в нашем случае вообще не образуется эффекта экранирования рабочей зоны электрической диссоциации молекул. И процесс генерации топливного газа не замедляется во времени, как у Мэйера. Поэтому газопроизводительность нашего метода при одинаковыхэнергозатратах на порядок выше данного прогрессивного аналога /6/.
Некоторые технико-экономические аспекты и коммерческие выгоды и перспективы реализации новой технологии Предлагаемая новая технология вполне может быть доведена в сжатые сроки до серийного выпуска таких высокоэффективных электроосмотических генераторов топливного газа практически из любых жидкостей, включая водопроводную воду. Особенно просто и экономически целесообразно на первом этапе освоения технологии реализовать вариант установки по переводу водо-топливных эмульсий в топливный газ. Себестоимость серийной установки получения топливного газа из воды с производительностью порядка 1000м³/час составит примерно 1 тысячу долларов США. Потребляемая электрическая мощность такого электрогенератора топливного газа составит не более 50-100 ватт. Поэтому такие компактные и эффективные электролизеры топлива могут быть установлены с успехом практически на любом автомобиле. В результате тепловые двигатели смогут работать практически от любой углеводородной жидкости и даже от простой воды. Массовое внедрение этих устройств на автотранспорте приведет к резкому энергетическому и экологическому совершенствованию автотранспорта. И приведет к быстрому созданию экологически чистого и экономичного теплового двигателя. Ориентировочные финансовые затраты на разработку, создание, и доводку исследование первой пилотной установки получения топливного газа из воды с производительностью 100 м³ в секунду до опытно- промышленного образца составляет порядка 450-500 тысяч долларов США. В состав этих затрат включены затраты на проектирование и исследования, стоимость самой экспериментальной установки и стенда для ее апробации и доводки.
ВЫВОДЫ:
• Данный эффект существует независимо в природе и является главным механизмом электростатического и ионного насоса по перекачки питающих растворов (соков) от корней к листьям всех растений сих последующей электростатической газификацией.
• Экспериментально обнаружен и исследован новый эффективный способ диссоциацию любой жидкости путем ослабления и разрыва ее межмолекулярных и молекулярных связей высоковольтным капиллярным электроосмосом
• На основе нового эффекта создана и апробирована новая высокоэффективная технология получения топливных газов из любых жидкостей.
• Предложены конкретные устройства для энергетически малозатратного получения топливных газов из воды и ее соединений
• Технология применима для эффективного получения топливного газа из любых жидких топлив и водо-топливных эмульсий, включая жидкие отходы.
• Технология особо перспективна для применения на транспорте в энергетике и. А также в городах для утилизации и полезного использования углеводородных отходов.
Автор заинтересован в деловом и творческом сотрудничестве с фирмами, желающими и способными своими инвестициями создать необходимые условия автору для доведения ее до опытно-промышленных образцов и внедрения данной перспективной технологии в практику.
ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:
Дудышев Валерий Дмитриевич профессор Самарского технического университета, д.т.н., академик Российской Экологической Академии