Eksperymentalnie odkryto i zbadano nowy efekt „zimnego” odparowania elektrosmozy pod wysokim napięciem i taniej dysocjacji cieczy pod wysokim napięciem.Na podstawie tego odkrycia autor zaproponował i opatentował nową, wysoce wydajną, tanią technologię produkcji paliwa gaz z niektórych roztworów wodnych na bazie elektrosmozy kapilarnej wysokiego napięcia.
WSTĘP
Artykuł ten dotyczy nowego obiecującego kierunku naukowo-technicznego energii wodorowej. Informuje, że w Rosji odkryto i przetestowano eksperymentalnie nowy efekt elektrofizyczny intensywnego „zimnego” parowania i dysocjacji cieczy i roztworów wodnych na gazy paliwowe bez zużycia energii – elektroosmoza kapilarna wysokiego napięcia. Podano żywe przykłady manifestacji tego ważnego efektu w Żywej Naturze. Odkryty efekt stanowi fizyczną podstawę wielu nowych „przełomowych” technologii w energetyce wodorowej i elektrochemii przemysłowej. Na tej podstawie autor opracował, opatentował i aktywnie poszukuje nowej, wysokowydajnej i niskokosztowej technologii wytwarzania palnych gazów paliwowych i wodoru z wody, różnych roztworów wodnych i związków wodno-organicznych. W artykule przedstawiono ich istotę fizyczną i technikę realizacji w praktyce, a także dokonano oceny techniczno-ekonomicznej perspektyw nowych generatorów gazowych. W artykule dokonano także analizy głównych problemów energetyki wodorowej i poszczególnych jej technologii.
Krótko o historii odkrycia elektroosmozy kapilarnej i dysocjacji cieczy na gazy oraz powstaniu nowej technologii.Odkrycia efektu dokonałem w 1985 r. Przeprowadzałem eksperymenty z kapilarnym elektroosmotycznym „zimnym” parowaniem i rozkład cieczy w celu wytworzenia paliwa gazowego bez zużycia energii elektrycznej w latach 1986 - 96. Po raz pierwszy o naturalnym procesie „zimnego” parowania wody w roślinach napisałem w 1988 r. artykuł „Rośliny są naturalnymi pompami elektrycznymi” / 1/. O nowej, wysoce wydajnej technologii wytwarzania gazów palnych z cieczy i wytwarzania wodoru z wody w oparciu o ten efekt, opisałem w 1997 roku w swoim artykule „Nowa technologia elektrycznego ognia” (rozdział „Czy można spalić wodę”) /2/. Artykuł opatrzono licznymi ilustracjami (rys. 1-4) z wykresami, schematami blokowymi instalacji doświadczalnych, ukazującymi główne elementy konstrukcyjne i urządzenia obsługi elektrycznej (źródła pola elektrycznego) zaproponowanych przeze mnie kapilarnych elektroosmotycznych generatorów gazu paliwowego. Urządzenia są oryginalnymi konwerterami cieczy na gazy paliwowe. Zostały one przedstawione na rys. 1-3 w sposób uproszczony i wystarczająco szczegółowy, aby wyjaśnić istotę nowej technologii wytwarzania paliwa gazowego z cieczy.
Poniżej znajduje się lista ilustracji i krótkie objaśnienia do nich. Na ryc. Rysunek 1 przedstawia najprostszy układ eksperymentalny „zimnego” zgazowania i dysocjacji cieczy z ich konwersją na paliwo gazowe przy użyciu pojedynczego pola elektrycznego. Rysunek 2 przedstawia najprostszy układ doświadczalny „zimnego” zgazowania i dysocjacji cieczy z dwoma źródłami pola elektrycznego (stałe pole elektryczne do „zimnego” parowania dowolnej cieczy na drodze elektroosmozy oraz drugie pole pulsacyjne (przemienne) do kruszenia cząsteczek cieczy odparowanej cieczy i przekształcenie jej w paliwo gazowe. Na rys. 3 przedstawiono uproszczony schemat blokowy urządzenia kombinowanego, które w odróżnieniu od urządzeń (rys. 1, 2) zapewnia także dodatkową aktywację elektryczną odparowanej cieczy. Na rys. 4 przedstawiono niektóre wykresy zależności wyjściowych parametrów użytkowych (wydajności) elektroosmotycznej pompy-parownika cieczy (generatora gazu palnego) od głównych parametrów urządzeń.W szczególności pokazano zależność między wydajnością urządzenia od pola elektrycznego wytrzymałości oraz z obszaru powierzchni odparowanej kapilary. W ich podpisach podano nazwy rycin oraz objaśnienia elementów samych urządzeń. Opis Zależności pomiędzy elementami urządzeń a działaniem same urządzenia w dynamice podano poniżej w tekście w odpowiednich sekcjach artykułu.
PERSPEKTYWY I WYZWANIA ENERGETYKI WODOROWEJ
Efektywna produkcja wodoru z wody to kuszące, wieloletnie marzenie cywilizacji. Ponieważ na planecie jest dużo wody, a energia wodorowa obiecuje ludzkości „czystą” energię z wody w nieograniczonych ilościach. Ponadto proces spalania wodoru w środowisku tlenu pozyskiwanego z wody zapewnia spalanie idealne pod względem kaloryczności i czystości.
Dlatego też stworzenie i rozwój przemysłowy wysokowydajnej technologii elektrolizy służącej do rozdziału wody na H2 i O2 od dawna jest jednym z pilnych i priorytetowych zadań energetyki, ekologii i transportu. Jeszcze bardziej palącym i palącym problemem energetycznym jest zgazowanie stałych i ciekłych paliw węglowodorowych, a dokładniej tworzenie i wdrażanie niskoenergetycznych technologii wytwarzania palnych gazów paliwowych z dowolnych węglowodorów, w tym odpadów organicznych. Jednak pomimo wagi i dotkliwości problemów energetycznych i środowiskowych cywilizacji, nie zostały one jeszcze skutecznie rozwiązane. Jakie są zatem przyczyny wysokich kosztów energii i niskiej produktywności znanych technologii energii wodorowej? Więcej na ten temat poniżej.
KRÓTKA ANALIZA PORÓWNAWCZA STANU I ROZWOJU ENERGII WODOROPALIWOWEJ
Pierwszeństwo wynalazku dotyczącego wytwarzania wodoru z wody poprzez elektrolizę wody należy do rosyjskiego naukowca D.A. Lachinova (1888). Przeanalizowałem setki artykułów i patentów z tego obszaru naukowo-technicznego. Znane są różne metody wytwarzania wodoru z rozkładu wody: termiczne, elektrolityczne, katalityczne, termochemiczne, termograwitacyjne, impulsowe i inne /3-12/. Pod względem energochłonności najbardziej energochłonną metodą jest metoda termiczna /3/, a najmniej energochłonna metoda impulsu elektrycznego Amerykanina Stanleya Mayera /6/. Technologia Mayera /6/ opiera się na dyskretnej metodzie elektrolizy rozkładu wody za pomocą impulsów elektrycznych o wysokim napięciu przy częstotliwościach rezonansowych drgań cząsteczek wody (ogniwo elektryczne Mayera). Moim zdaniem jest najbardziej postępowy i obiecujący zarówno pod względem stosowanych efektów fizycznych, jak i zużycia energii, jednak jego produktywność jest nadal niska i ograniczona koniecznością pokonania wiązań międzycząsteczkowych cieczy oraz brakiem mechanizmu usuwania powstałego gazu opałowego ze strefy roboczej elektrolizy cieczy.
Wniosek: Wszystkie te i inne znane metody i urządzenia do produkcji wodoru i innych gazów paliwowych są w dalszym ciągu nieskuteczne ze względu na brak naprawdę wysoce wydajnej technologii odparowania i rozszczepienia cząsteczek cieczy. Więcej na ten temat w następnym rozdziale.
ANALIZA PRZYCZYN WYSOKIEJ ENERGOchłonności i NISKIEJ WYDAJNOŚCI ZNANYCH TECHNOLOGII WYTWARZANIA GAZÓW PALIWOWYCH Z WODY
Otrzymanie gazów palnych z cieczy przy minimalnym zużyciu energii jest bardzo trudnym problemem naukowo-technicznym. Znaczne koszty energii przy wytwarzaniu gazu paliwowego z wody w znanych technologiach pochłaniane są na pokonanie wiązań międzycząsteczkowych wody w stanie ciekłym. Ponieważ woda ma bardzo złożoną strukturę i skład. Co więcej, paradoksalnym faktem jest to, że pomimo zadziwiającego rozpowszechnienia w przyrodzie, struktura i właściwości wody oraz jej związków nie zostały dotychczas na wiele sposobów zbadane /14/.
Skład i energia utajona wiązań międzycząsteczkowych struktur i związków w cieczach.
Skład fizykochemiczny nawet zwykłej wody z kranu jest dość złożony, ponieważ woda zawiera liczne wiązania międzycząsteczkowe, łańcuchy i inne struktury cząsteczek wody. W szczególności w zwykłej wodzie kranowej występują różne łańcuchy specjalnie połączonych i zorientowanych cząsteczek wody z jonami zanieczyszczeń (formacjami klasterowymi), różnymi związkami i izotopami koloidalnymi, minerałami, a także wieloma rozpuszczonymi gazami i zanieczyszczeniami /14/.
Wyjaśnienie problemów i kosztów energii przy „gorącym” odparowaniu wody z wykorzystaniem znanych technologii.
Dlatego w znanych metodach rozkładu wody na wodór i tlen konieczne jest wydatkowanie dużej ilości energii elektrycznej, aby osłabić i całkowicie rozerwać wiązania międzycząsteczkowe, a następnie molekularne wody. Aby obniżyć koszty energii na elektrochemiczny rozkład wody, często stosuje się dodatkowe ogrzewanie termiczne (aż do wytworzenia pary), a także wprowadzanie dodatkowych elektrolitów, na przykład słabych roztworów zasad i kwasów. Jednakże te znane ulepszenia w dalszym ciągu nie pozwalają znacząco zintensyfikować procesu dysocjacji cieczy (w szczególności rozkładu wody) od jej ciekłego stanu skupienia. Stosowanie znanych technologii odparowania termicznego wiąże się z ogromnym zużyciem energii cieplnej. A stosowanie drogich katalizatorów w procesie wytwarzania wodoru z roztworów wodnych w celu intensyfikacji tego procesu jest bardzo drogie i nieefektywne. Główna przyczyna wysokich kosztów energii w przypadku stosowania tradycyjnych technologii dysocjacji cieczy jest teraz jasna; są one przeznaczane na rozrywanie wiązań międzycząsteczkowych cieczy.
Krytyka najbardziej zaawansowanej technologii elektrycznej wytwarzania wodoru z wody autorstwa S. Mayera /6/
Oczywiście najbardziej ekonomiczną znaną i najbardziej postępową pod względem fizyki jest technologia elektrowodorowa Stanleya Mayera. Ale jego słynne ogniwo elektryczne /6/ jest również nieskuteczne, ponieważ wciąż nie posiada mechanizmu skutecznego usuwania cząsteczek gazu z elektrod. Ponadto ten proces dysocjacji wody w metodzie Mayera jest spowolniony ze względu na fakt, że podczas elektrostatycznego oddzielania cząsteczek wody od samej cieczy trzeba poświęcić czas i energię na pokonanie ogromnej ukrytej energii potencjalnej wiązań i struktur międzycząsteczkowych wody i innych płynów.
PODSUMOWANIE ANALIZY
Dlatego jest całkiem jasne, że bez nowego, oryginalnego podejścia do problemu dysocjacji i przemiany cieczy w gazy paliwowe naukowcy i technolodzy nie są w stanie rozwiązać problemu intensyfikacji powstawania gazów. Faktyczne wdrażanie innych znanych technologii w praktyce nadal utknęło w martwym punkcie, ponieważ wszystkie są znacznie bardziej energochłonne niż technologia Mayera. I dlatego są nieskuteczne w praktyce.
KRÓTKIE FORMUŁOWANIE GŁÓWNEGO PROBLEMU ENERGII WODOROWEJ
Centralnym problemem naukowo-technicznym energii wodorowej jest, moim zdaniem, właśnie nierozwiązany charakter oraz konieczność poszukiwania i wdrożenia w praktyce nowej technologii wielokrotnego intensyfikowania procesu wytwarzania wodoru i paliwa gazowego z dowolnych roztworów wodnych i emulsji o jednocześnie wyraźną redukcję kosztów energii. Gwałtowna intensyfikacja procesów rozszczepiania cieczy przy jednoczesnym obniżeniu kosztów energii w znanych technologiach jest w zasadzie nadal niemożliwa, gdyż do niedawna nie został rozwiązany główny problem efektywnego odparowania roztworów wodnych bez dostarczenia energii cieplnej i elektrycznej. Główna droga do udoskonalenia technologii wodorowych jest jasna. Należy nauczyć się skutecznie odparowywać i zgazowywać ciecze. Co więcej, możliwie intensywnie i przy jak najmniejszym zużyciu energii.
METODOLOGIA I CECHY WDRAŻANIA NOWEJ TECHNOLOGII
Dlaczego para jest lepsza niż lód do produkcji wodoru z wody? Ponieważ cząsteczki wody poruszają się w nim znacznie swobodniej niż w roztworach wodnych.
a) Zmiana stanu skupienia cieczy.
Jest oczywiste, że wiązania międzycząsteczkowe pary wodnej są słabsze niż wody w postaci cieczy, a tym bardziej wody w postaci lodu. Stan gazowy wody dodatkowo ułatwia działanie pola elektrycznego w celu późniejszego rozbicia samych cząsteczek wody na H2 i O2. Dlatego też metody efektywnego przekształcania stanu skupienia wody w gaz wodny (para wodna, mgła) stanowią obiecującą główną ścieżkę rozwoju energii elektrowodorowej. Ponieważ poprzez przeniesienie fazy ciekłej wody do fazy gazowej dochodzi do osłabienia i (lub) całkowitego rozerwania klastrów międzycząsteczkowych oraz innych wiązań i struktur istniejących wewnątrz ciekłej wody.
b) Elektryczny bojler wodny to anachronizm energii wodorowej, czyli znowu o paradoksach energii podczas parowania cieczy.
Ale to nie jest takie proste. Wraz z przejściem wody w stan gazowy. Ale co z energią potrzebną do odparowania wody? Klasycznym sposobem intensywnego odparowania jest termiczne podgrzewanie wody. Ale jest też bardzo energochłonne. W szkole uczono nas, że proces odparowania wody, a nawet jej zagotowania wymaga bardzo dużej ilości energii cieplnej. Informacje o ilości energii wymaganej do odparowania 1 m3 wody można znaleźć w każdym podręczniku fizycznym. Jest to wiele kilodżuli energii cieplnej. Lub wiele kilowatogodzin energii elektrycznej, jeśli parowanie odbywa się poprzez podgrzewanie wody za pomocą prądu elektrycznego. Gdzie jest wyjście z impasu energetycznego?
KAPILARNA ELEKTROOSMOZA WODY I ROZTWÓRÓW WODNYCH DO „ZIMNEGO PAROWANIA” I ROZDZIAŁU CIECZY DO GAZÓW PALIWOWYCH (opis nowego efektu i jego przejawów w Przyrodzie)
Takich nowych efektów fizycznych i tanich metod odparowania i dysocjacji cieczy szukałem długo, dużo eksperymentowałem i w końcu znalazłem sposób na skuteczne „zimne” odparowanie i dysocjację wody w palny gaz. Ten niesamowicie piękny i doskonały efekt podsunęła mi sama Natura.
Natura jest naszym mądrym nauczycielem. Paradoksalnie okazuje się, że żywa przyroda od dawna, niezależnie od nas, posiada skuteczną metodę elektrokapilarnego pompowania i „zimnego” odparowywania cieczy, przekształcając ją w stan gazowy bez jakiegokolwiek dostarczenia energii cieplnej lub elektrycznej. A ten naturalny efekt realizowany jest poprzez działanie ziemskiego pola elektrycznego o stałym znaku na ciecz (wodę) umieszczoną w kapilarach, właśnie poprzez elektroosmozę kapilarną.
Rośliny są naturalnymi, doskonałymi energetycznie, elektrostatycznymi i jonowymi pompami-parownikami roztworów wodnych.Moje pierwsze eksperymenty z zastosowaniem elektroosmozy kapilarnej do „zimnego” parowania i dysocjacji wody, które przeprowadziłem na prostych stanowiskach doświadczalnych już w 1986 roku, nie powiodły się. od razu stało się dla mnie jasne, lecz zacząłem uporczywie poszukiwać jego analogii i przejawu tego zjawiska w Żywej Naturze. Przecież Natura jest naszym wiecznym i mądrym Nauczycielem. I po raz pierwszy znalazłem go w roślinach!
a) Paradoks i doskonałość energii naturalnych pomp-parowników roślin.
Uproszczone szacunki ilościowe pokazują, że mechanizm działania naturalnych pomp odparowania wilgoci w roślinach, a zwłaszcza w wysokich drzewach, charakteryzuje się wyjątkową efektywnością energetyczną. Rzeczywiście wiadomo już i łatwo obliczyć, że naturalna pompa wysokiego drzewa (o wysokości korony około 40 m i średnicy pnia około 2 m) pompuje i odparowuje metry sześcienne wilgoci dziennie. Ponadto bez zewnętrznego zasilania energią cieplną i elektryczną. Równoważna moc energetyczna takiej naturalnej elektrycznej pompy-parownika wodnego, tego zwykłego drzewa, przez analogię z tradycyjnymi urządzeniami, których używamy do podobnych celów w technologii, pompami i elektrycznymi podgrzewaczami-parownikami wodnymi do wykonywania tej samej pracy, wynosi dziesiątki kilowatów. Taka energetyczna doskonałość Natury jest dla nas wciąż trudna do zrozumienia i nie da się jej jeszcze od razu skopiować. A rośliny i drzewa nauczyły się skutecznie wykonywać tę pracę miliony lat temu, bez dostaw i marnowania energii elektrycznej, której używamy wszędzie.
b) Opis fizyki i energii naturalnego parownika-pompy cieczy roślinnej.
Jak więc działa naturalna pompa-parownik wody w drzewach i roślinach i jaki jest mechanizm jej energii? Okazuje się, że wszystkie rośliny od dawna i umiejętnie wykorzystują ten efekt elektroosmozy kapilarnej, który odkryłem, jako mechanizm energetyczny do pompowania roztworów wodnych, które zasilają je naturalnymi jonowymi i elektrostatycznymi pompami kapilarnymi w celu dostarczania wody z korzeni do koron bez jakiegokolwiek zaopatrzenia w energię i bez interwencji człowieka. Natura mądrze wykorzystuje energię potencjalną pola elektrycznego Ziemi. Ponadto w roślinach i drzewach do podnoszenia cieczy z korzeni wykorzystywane są naturalne kapilary z cienkich włókien pochodzenia roślinnego, naturalny roztwór wodny - słaby elektrolit, naturalny potencjał elektryczny planety i energia potencjalna pola elektrycznego planety do liści wewnątrz pni roślin i zimnego parowania soków przez naczynia włosowate wewnątrz roślin. Równolegle ze wzrostem rośliny (zwiększaniem jej wysokości) wzrasta również produktywność tej naturalnej pompy, ponieważ zwiększa się różnica naturalnych potencjałów elektrycznych pomiędzy korzeniem a wierzchołkiem korony rośliny.
c) Po co choinka ma igły - żeby zimą mogła pracować jej elektryczna pompka.
Powiesz, że soki odżywcze przedostają się do roślin w wyniku zwykłego termicznego odparowania wilgoci z liści. Tak, ten proces również istnieje, ale nie jest główny. Ale najbardziej zaskakujące jest to, że wiele drzew iglastych (sosny, świerki, jodły) jest mrozoodpornych i rośnie nawet zimą. Faktem jest, że w roślinach o iglastych liściach lub cierniach (takich jak sosna, kaktusy itp.) elektrostatyczna pompa parownika działa w dowolnej temperaturze otoczenia, ponieważ igły skupiają maksymalne natężenie naturalnego potencjału elektrycznego na końcach te igły. Dlatego też, jednocześnie z elektrostatycznym i jonowym ruchem wodnych roztworów składników odżywczych przez ich kapilary, one również intensywnie rozdzielają się i skutecznie emitują (wstrzykują, wystrzeliwują do atmosfery z tych naturalnych urządzeń z ich naturalnych, igłowych, naturalnych elektrod ozonizatora, cząsteczki wilgoci, skutecznie przekształcając cząsteczki wodnych roztworów w gazy Dlatego praca tych naturalnych pomp elektrostatycznych i jonowych wodnych roztworów niezamarzających zachodzi zarówno podczas suszy, jak i przy zimnej pogodzie.
d) Moje obserwacje i doświadczenia elektrofizyczne z roślinami.
Poprzez wieloletnie obserwacje roślin w środowisku naturalnym oraz eksperymenty z roślinami w środowisku umieszczonym w sztucznym polu elektrycznym, wszechstronnie zbadałem ten skuteczny mechanizm naturalnej pompy i parownika wilgoci. Wykazano także zależności intensywności ruchu soków naturalnych wzdłuż pnia rośliny od parametrów pola elektrycznego oraz rodzaju kapilar i elektrod. Wzrost roślin w eksperymentach znacznie wzrósł przy wielokrotnym wzroście tego potencjału, ponieważ wzrosła produktywność jej naturalnej pompy elektrostatycznej i jonowej. Swoje obserwacje i eksperymenty z roślinami opisałem już w 1988 roku w popularnonaukowym artykule pt. „Rośliny są naturalnymi pompami jonowymi” /1/.
e) Uczymy się od roślin tworzenia doskonałej technologii pomp - parowników. Jest całkiem oczywiste, że ta naturalna, zaawansowana energetycznie technologia ma również szerokie zastosowanie w technologii przetwarzania cieczy w gazy paliwowe. I stworzyłem takie eksperymentalne instalacje do zimnego elektrokapilarnego odparowywania cieczy (ryc. 1-3) na wzór elektrycznych pomp drzew.
OPIS PROSTEJ DOŚWIADCZALNEJ INSTALACJI ELEKTROKAPILARNEJ POMPY-PAROWANIA CIECZY
Najprostsze działające urządzenie do eksperymentalnej realizacji efektu elektroosmozy kapilarnej wysokiego napięcia na „zimne” parowanie i dysocjację cząsteczek wody pokazano na rys. 1. Najprostsze urządzenie (rys. 1) do realizacji proponowanego sposobu wytwarzania gazu palnego składa się z dielektrycznego pojemnika 1, do którego wlewa się ciecz 2 (emulsja wodno-paliwowa lub zwykła woda), wykonanego np. z drobnoporowatego materiału kapilarnego , włóknisty knot 3, zanurzony w tej cieczy i wstępnie w niej zwilżony, z górnego parownika 4, w postaci kapilarnej powierzchni parującej o zmiennej powierzchni w postaci nieprzenikliwego ekranu (niepokazanego na rys. 1) . Urządzenie to zawiera również elektrody wysokiego napięcia 5, 5-1, połączone elektrycznie z przeciwległymi zaciskami regulowanego źródła wysokiego napięcia pola elektrycznego 6 o stałym znaku, a jedna z elektrod 5 jest wykonana w postaci płytki otworowo-igłowej , i jest umieszczony ruchomo nad parownikiem 4, na przykład równolegle do niego, w odległości wystarczającej, aby zapobiec przebiciu elektrycznemu zwilżonego knota 3, połączonego mechanicznie z parownikiem 4.
Kolejna elektroda wysokiego napięcia (5-1), podłączona elektrycznie na wejściu, na przykład do zacisku „+” źródła pola 6, jest połączona mechanicznie i elektrycznie swoim wyjściem z dolnym końcem materiału porowatego, knota 3, prawie na dnie pojemnika 1. Aby zapewnić niezawodną izolację elektryczną, elektroda jest zabezpieczona od korpusu pojemnika 1 przelotowym izolatorem elektrycznym 5-2. Należy pamiętać, że wektor natężenia tego pola elektrycznego dostarczanego do knota 3 z bloku 6 jest skierowana wzdłuż osi parownika knotowego 3. Urządzenie uzupełnia także prefabrykowany kolektor gazowy 7. Zasadniczo urządzenie zawierające bloki 3, 4, 5, 6 jest połączonym urządzeniem pompy elektroosmotycznej i parownik elektrostatyczny cieczy 2 z pojemnika 1. Blok 6 pozwala na regulację natężenia pola elektrycznego o stałym znaku („+”, „-”) w zakresie od 0 do 30 kV/cm. Elektroda 5 jest perforowana lub porowata, aby umożliwić przepływ wytworzonej pary przez nią. Urządzenie (ryc. 1) zapewnia również techniczną możliwość zmiany odległości i położenia elektrody 5 względem powierzchni parownika 4. W zasadzie, aby wytworzyć wymagane natężenie pola elektrycznego, zamiast jednostki elektrycznej 6 i elektrody 5 można stosować monoelektrety polimerowe /13/. W tej bezprądowej wersji generatora wodoru jego elektrody 5 i 5-1 są wykonane w postaci monoelektretów o przeciwnych znakach elektrycznych. Wtedy, w przypadku stosowania takich urządzeń elektrodowych 5 i ich umieszczania, jak wyjaśniono powyżej, w ogóle nie ma potrzeby stosowania specjalnego zespołu elektrycznego 6.
OPIS DZIAŁANIA PROSTEJ ELEKTROKAPILARNEJ POMPY PAROWNIKA (RYS. 1)
Pierwsze doświadczenia z elektrokapilarną dysocjacją cieczy przeprowadzono stosując jako ciecze zarówno zwykłą wodę, jak i różne emulsje wodno-paliwowe o różnym stężeniu. We wszystkich tych przypadkach udało się uzyskać gazy paliwowe. To prawda, że gazy te bardzo różniły się składem i pojemnością cieplną.
Po raz pierwszy zaobserwowałem nowy efekt elektrofizyczny „zimnego” odparowania cieczy bez nakładu energii pod wpływem pola elektrycznego w prostym urządzeniu (rys. 1)
a) Opis pierwszego najprostszego układu doświadczalnego.
Doświadczenie przeprowadza się w następujący sposób: najpierw do pojemnika 1 wlewa się mieszaninę wodno-paliwową (emulsję) 2, wstępnie zwilża się nią knot 3 i porowaty parownik 4. Następnie włącza się źródło napięcia wysokiego napięcia 6 włączony i do cieczy przyłożona jest różnica potencjałów o wysokim napięciu (około 20 kV) w pewnej odległości od krawędzi kapilar (knot 3-parownik 4), źródło pola elektrycznego jest podłączone przez elektrody 5-1 i 5, oraz elektrodę 5 z otworami płytowymi umieszcza się nad powierzchnią parownika 4 w odległości wystarczającej do zapobiegania przebiciu elektrycznemu pomiędzy elektrodami 5 i 5-1.
b) Jak działa urządzenie
W rezultacie wzdłuż kapilar knota 3 i parownika 4 pod wpływem sił elektrostatycznych podłużnego pola elektrycznego cząsteczki cieczy spolaryzowane dipolowo przemieszczają się ze zbiornika w kierunku przeciwnego potencjału elektrycznego elektrody 5 ( elektroosmoza), są odrywane przez te siły pola elektrycznego od powierzchni parownika 4 i zamieniają się w widoczną mgłę, tj. przy minimalnym wkładzie energii ze źródła pola elektrycznego (6) ciecz przechodzi w inny stan skupienia, a wzdłuż nich rozpoczyna się elektroosmotyczny wzrost tej cieczy. W procesie separacji i zderzenia cząsteczek odparowanej cieczy z cząsteczkami powietrza i ozonu, elektronami w strefie jonizacji pomiędzy parownikiem 4 a elektrodą górną 5, następuje częściowa dysocjacja z utworzeniem palnego gazu. Następnie gaz ten wchodzi przez kolektor gazu 7 na przykład do komór spalania silnika pojazdu.
B) Niektóre wyniki pomiarów ilościowych
Skład tego palnego gazu paliwowego obejmuje cząsteczki wodoru (H2) – 35%, tlenu (O2) – 35%, cząsteczki wody – (20%), a pozostałe 10% to cząsteczki zanieczyszczeń innych gazów, cząsteczki paliwa organicznego, itp. Wykazano eksperymentalnie, że intensywność procesu parowania i dysocjacji cząsteczek jego pary zmienia się pod wpływem zmiany odległości elektrody 5 od parownika 4, ze zmiany powierzchni parownika, od rodzaju cieczy, jakości materiału kapilarnego knota 3 i parownika 4 oraz parametrów pola elektrycznego źródła 6 (natężenie, moc). Mierzono temperaturę paliwa gazowego i intensywność jego powstawania (przepływomierzem). Wydajność urządzenia zależy od parametrów projektowych. Podgrzewając i mierząc kontrolną objętość wody podczas spalania określonej objętości tego paliwa gazowego, obliczono pojemność cieplną powstałego gazu w zależności od zmian parametrów instalacji doświadczalnej.
UPROSZCZONE WYJAŚNIENIE PROCESÓW I EFEKTÓW ZAPISANYCH W DOŚWIADCZENIACH NA MOICH PIERWSZYCH INSTALACJACH
Już moje pierwsze eksperymenty na tej prostej instalacji w 1986 roku wykazały, że „zimna” mgła wodna (gaz) powstaje z cieczy (wody) w kapilarach podczas elektroosmozy wysokiego napięcia bez żadnego widocznego zużycia energii, a mianowicie wykorzystując jedynie energię potencjalną prądu elektrycznego. pole. Wniosek ten jest oczywisty, ponieważ w trakcie eksperymentów pobór prądu przez źródło polowe był taki sam i równy prądowi źródła w stanie jałowym. Co więcej, prąd ten w ogóle się nie zmienił, niezależnie od tego, czy ciecz odparowała, czy nie. Ale w opisanych poniżej eksperymentach z „zimnym” parowaniem i dysocjacją wody i roztworów wodnych na gazy paliwowe nie ma cudu. Właśnie udało mi się zobaczyć i zrozumieć podobny proces zachodzący w samej Żywej Naturze. I udało się go bardzo z pożytkiem zastosować w praktyce do efektywnego „zimnego” odparowania wody i uzyskania z niej paliwa gazowego.
Doświadczenia pokazują, że w ciągu 10 minut przy średnicy cylindra kapilarnego 10 cm elektrosmoza kapilarna odparowała dość dużą objętość wody (1 litr) bez żadnego zużycia energii. Ponieważ pobierana jest wejściowa moc elektryczna (10 watów). Wykorzystane w doświadczeniach źródło pola elektrycznego, czyli przetwornica napięcia wysokiego napięcia (20 kV), nie zmienia się w zależności od trybu pracy. Eksperymentalnie stwierdzono, że cała ta moc pobierana z sieci jest znikoma w porównaniu z energią parowania cieczy; moc została wydana właśnie na wytworzenie pola elektrycznego. A moc ta nie wzrosła podczas kapilarnego odparowania cieczy w wyniku działania pomp jonowych i polaryzacyjnych. Dlatego efekt zimnego odparowania cieczy jest zaskakujący. Przecież dzieje się to bez widocznego zużycia energii!
Czasami, zwłaszcza na początku procesu, widoczny był strumień gazu wodnego (pary). Odszedł od krawędzi naczyń włosowatych z przyspieszeniem. Ruch i parowanie cieczy tłumaczy się moim zdaniem właśnie pojawieniem się w kapilarze pod wpływem pola elektrycznego ogromnych sił elektrostatycznych i ogromnego ciśnienia elektroosmotycznego na słup spolaryzowanej wody (cieczy) w każdej kapilarze. są siłą napędową roztworu przez kapilary.
Doświadczenia dowodzą, że w każdej z kapilar z cieczą pod wpływem pola elektrycznego działa potężna, bezprądowa pompa elektrostatyczna i jednocześnie jonowa, która podnosi kolumnę spolaryzowanych i częściowo zjonizowanych przez pole pól w mikronach. średnica kolumny cieczy kapilarnej (wody) od jednego potencjału pola elektrycznego przyłożonego do samej cieczy, a dolny koniec kapilary do przeciwnego potencjału elektrycznego, umieszczonego ze szczeliną względem przeciwnego końca tej kapilary. W rezultacie taka elektrostatyczna pompa jonowa intensywnie rozrywa wiązania międzycząsteczkowe wody, aktywnie przemieszcza pod ciśnieniem spolaryzowane cząsteczki wody i ich rodniki wzdłuż kapilary, a następnie wstrzykuje te cząsteczki wraz z rozbitymi elektrycznie naładowanymi rodnikami cząsteczek wody na zewnątrz kapilary, aby przeciwny potencjał pola elektrycznego. Eksperymenty pokazują, że jednocześnie z wtryskiem cząsteczek z naczyń włosowatych następuje również częściowa dysocjacja (rozerwanie) cząsteczek wody. Co więcej, im wyższe natężenie pola elektrycznego, tym więcej. We wszystkich tych złożonych i jednocześnie zachodzących procesach elektroosmozy kapilarnej cieczy wykorzystywana jest energia potencjalna pola elektrycznego.
Ponieważ proces takiej przemiany cieczy w mgłę wodną i gaz wodny przebiega analogicznie do roślin, bez żadnego zasilania energią i nie towarzyszy mu podgrzewanie wody i gazu wodnego. Dlatego nazwałem ten naturalny, a potem techniczny proces elektroosmozy cieczy, „zimnym” parowaniem. W eksperymentach przemiana cieczy wodnej w zimną fazę gazową (mgłę) zachodzi szybko i bez widocznego zużycia energii. Jednocześnie na wyjściu z kapilar cząsteczki wody w stanie gazowym rozbijają się pod wpływem sił elektrostatycznych pola elektrycznego na H2 i O2. Ponieważ proces przejścia fazowego wody w stanie ciekłym w mgłę wodną (gaz) i dysocjację cząsteczek wody zachodzi w eksperymencie bez widocznego zużycia energii (ciepła i trywialnej energii elektrycznej), prawdopodobne jest, że energia potencjalna pola elektrycznego zostanie zużyta w pewnym sensie.
PODSUMOWANIE SEKCJI
Pomimo tego, że energia tego procesu nadal nie jest do końca jasna, nadal jest całkiem jasne, że „zimne parowanie” i dysocjacja wody odbywa się za pomocą energii potencjalnej pola elektrycznego. Dokładniej, widoczny proces parowania i rozkładu wody na H2 i O2 podczas elektroosmozy kapilarnej odbywa się właśnie dzięki potężnym elektrostatycznym siłom Coulomba tego silnego pola elektrycznego. W zasadzie taki niezwykły elektroosmotyczny rozdzielacz cząsteczek cieczy w postaci pompy elektroosmotycznej jest przykładem perpetuum mobile drugiego rodzaju. Zatem wysokonapięciowa elektroosmoza kapilarna cieczy wodnej zapewnia, poprzez wykorzystanie energii potencjalnej pola elektrycznego, naprawdę intensywne i niedrogie energetycznie odparowanie i rozbicie cząsteczek wody na gaz paliwowy (H2, O2, H2O).
ISTOTA FIZYCZNA ELEKTROSMOZY KAPILARNEJ CIECZY
Jak dotąd jego teoria nie została jeszcze opracowana, ale jest dopiero w powijakach. Autor ma nadzieję, że publikacja ta przyciągnie uwagę teoretyków i praktyków oraz pomoże stworzyć potężny, kreatywny zespół ludzi o podobnych poglądach. Ale jest już jasne, że pomimo względnej prostoty technicznego wdrożenia samej technologii, rzeczywista fizyka i energia procesów związanych z realizacją tego efektu są bardzo złożone i nie są jeszcze w pełni poznane. Zwróćmy uwagę na ich główne charakterystyczne właściwości:
A) Jednoczesne zachodzenie kilku procesów elektrofizycznych w cieczach w elektrokapilarze
Ponieważ podczas kapilarnego elektrosmotycznego parowania i dysocjacji cieczy jednocześnie i naprzemiennie zachodzi wiele różnych procesów elektrochemicznych, elektrofizycznych, elektromechanicznych i innych, szczególnie gdy roztwór wodny przemieszcza się wzdłuż kapilary, wstrzykiwanie cząsteczek od krawędzi kapilary w kierunku pole elektryczne.
B) energetyczne zjawisko „zimnego” parowania cieczy
Mówiąc najprościej, fizyczną istotą nowego efektu i nowej technologii jest konwersja energii potencjalnej pola elektrycznego na energię kinetyczną ruchu cząsteczek i struktur cieczy wzdłuż kapilary i poza nią. Jednocześnie w procesie parowania i dysocjacji cieczy prąd elektryczny w ogóle nie jest zużywany, gdyż w jakiś wciąż niejasny sposób zużywana jest energia potencjalna pola elektrycznego. To pole elektryczne w elektroosmozie kapilarnej wyzwala i podtrzymuje pojawienie się i jednoczesny przepływ cieczy w procesie transformacji jej frakcji i stanów skupienia, tworząc jednocześnie wiele użytecznych efektów przemiany struktur molekularnych i cząsteczek cieczy w gaz palny . Mianowicie: elektroosmoza kapilarna pod wysokim napięciem zapewnia jednocześnie silną polaryzację cząsteczek wody i jej struktur z jednoczesnym częściowym rozerwaniem wiązań międzycząsteczkowych wody w naelektryzowanej kapilarze, fragmentacją spolaryzowanych cząsteczek wody i skupieniem się w naładowanych rodnikach w samej kapilarze poprzez energię potencjalną pola elektrycznego. Ta sama energia pola potencjalnego intensywnie uruchamia mechanizmy powstawania i ruchu wzdłuż kapilar ułożonych „w szeregi” elektrycznie połączonych łańcuchów spolaryzowanych cząsteczek wody i ich powstawania (pompa elektrostatyczna), działanie pompy jonowej z wytworzeniem ogromnego ciśnienia elektroosmotycznego na kolumna cieczy do przyspieszonego ruchu wzdłuż kapilary i końcowego wtrysku z kapilary niekompletnych cząsteczek i skupisk cieczy (wody) już wcześniej częściowo rozbitej przez pole (rozbitej na rodniki). Dlatego na wyjściu nawet najprostszego urządzenia do elektroosmozy kapilarnej wytwarza się już palny gaz (a dokładniej mieszanina gazów H2, O2 i H2O).
B) Możliwość zastosowania i cechy działania przemiennego pola elektrycznego
Aby jednak uzyskać pełniejszą dysocjację cząsteczek wody na gaz paliwowy, konieczne jest zmuszenie pozostałych cząsteczek wody do zderzenia się ze sobą i rozbicia na cząsteczki H2 i O2 w dodatkowym poprzecznym polu przemiennym (ryc. 2). Dlatego też, aby zwiększyć intensyfikację procesu parowania i dysocjacji wody (dowolnej cieczy organicznej) na paliwo gazowe, lepiej jest zastosować dwa źródła pola elektrycznego (rys. 2). W nich do odparowania wody (cieczy) i wytworzenia paliwa gazowego wykorzystuje się oddzielnie energię potencjalną silnego pola elektrycznego (o natężeniu co najmniej 1 kV/cm): w pierwszej kolejności pierwsze pole elektryczne wykorzystywane jest do przeniesienia cząsteczki tworzące ciecz z osiadłego stanu ciekłego poprzez elektroosmozę poprzez kapilary do stanu gazowego (otrzymuje się zimny gaz) z cieczy przy częściowym rozszczepieniu cząsteczek wody, a następnie w drugim etapie wykorzystują energię drugiego pola elektrycznego , a dokładniej, potężne siły elektrostatyczne w celu zintensyfikowania procesu rezonansu wibracyjnego polegającego na „przepychaniu zderzeń” naelektryzowanych cząsteczek wody w postaci gazu wodnego między sobą, aby całkowicie rozbić cząsteczki cieczy i utworzyć cząsteczki łatwopalnego gazu.
D) Sterowalność procesów dysocjacji cieczy w nowych technologiach
Regulacja intensywności powstawania mgły wodnej (natężenia zimnego parowania) odbywa się poprzez zmianę parametrów pola elektrycznego skierowanego wzdłuż parownika kapilarnego i (lub) zmianę odległości zewnętrznej powierzchni materiału kapilarnego od elektrody przyspieszającej , za pomocą którego w kapilarach powstaje pole elektryczne. Wydajność produkcji wodoru z wody jest regulowana poprzez zmianę (regulację) wielkości i kształtu pola elektrycznego, powierzchni i średnicy kapilar oraz zmianę składu i właściwości wody. Te warunki optymalnej dysocjacji cieczy różnią się w zależności od rodzaju cieczy, właściwości kapilar i parametrów pola i są podyktowane wymaganą produktywnością procesu dysocjacji konkretnej cieczy. Doświadczenia pokazują, że najskuteczniejszą produkcję H2 z wody uzyskuje się poprzez rozszczepienie cząsteczek mgły wodnej otrzymanej w procesie elektroosmozy za pomocą drugiego pola elektrycznego, którego racjonalne parametry dobrane zostały przede wszystkim eksperymentalnie. W szczególności stało się jasne, że celowe jest dokładne ostateczne rozszczepienie cząsteczek mgły wodnej za pomocą impulsowego pola elektrycznego o stałym znaku, którego wektor pola jest prostopadły do wektora pierwszego pola stosowanego w elektroosmozie wody. Oddziaływanie pól elektrycznych na ciecz podczas jej przemiany w mgłę i dalej podczas rozszczepiania cząsteczek cieczy może odbywać się jednocześnie lub naprzemiennie.
PODSUMOWANIE SEKCJI
Dzięki opisanym mechanizmom, przy połączonej elektroosmozie i działaniu dwóch pól elektrycznych na ciecz (wodę) w kapilarze, możliwe jest osiągnięcie maksymalnej wydajności w procesie wytwarzania gazu palnego i praktycznie wyeliminowanie kosztów energii elektrycznej i cieplnej podczas wytwarzania tego gazu z wody z wszelkich cieczy wodno-paliwowych. Technologia ta ma w zasadzie zastosowanie do otrzymywania paliwa gazowego z dowolnego paliwa ciekłego lub jego wodnych emulsji.
Inne ogólne aspekty wdrożenia nowej technologii Rozważmy jeszcze kilka aspektów wdrożenia proponowanej nowej, rewolucyjnej technologii rozkładu wody, jej inne możliwe skuteczne opcje opracowania podstawowego schematu wdrożenia nowej technologii, a także jako dodatkowe wyjaśnienia, zalecenia technologiczne i „sztuczki” technologiczne oraz „KNOW-HOW”, przydatne w jego wdrażaniu.
a) Wstępna aktywacja wody (cieczy)
Aby zwiększyć intensywność produkcji paliwa gazowego, zaleca się w pierwszej kolejności aktywację cieczy (wody) (podgrzanie, wstępne rozdzielenie na frakcje kwasowe i zasadowe, elektryfikacja i polaryzacja itp.). Wstępna elektroaktywacja wody (oraz dowolnej emulsji wodnej) z jej podziałem na frakcje kwasowe i zasadowe przeprowadzana jest poprzez częściową elektrolizę przy użyciu dodatkowych elektrod umieszczonych w specjalnej półprzepuszczalnej przeponie w celu ich późniejszego oddzielnego odparowania (rys. 3).
W przypadku wstępnego rozdzielenia początkowo chemicznie obojętnej wody na frakcje chemicznie aktywne (kwasowe i zasadowe), wdrożenie technologii wytwarzania gazu palnego z wody staje się możliwe w temperaturach ujemnych (do –30 stopni Celsjusza), co jest bardzo istotne i przydatne zimą w pojazdach. Ponieważ taka „ułamkowa” woda elektroaktywowana w ogóle nie zamarza w mroźnych warunkach. Oznacza to, że instalacja do produkcji wodoru z tak aktywowanej wody będzie mogła pracować także przy ujemnych temperaturach otoczenia i przy mrozach.
b) Źródła pola elektrycznego
Do wdrożenia tej technologii jako źródło pola elektrycznego można wykorzystać różne urządzenia. Na przykład takie jak dobrze znane magnetoelektroniczne przetwornice wysokiego napięcia prądu stałego i impulsowego, generatory elektrostatyczne, różne powielacze napięcia, wstępnie naładowane kondensatory wysokiego napięcia, a także ogólnie całkowicie bezprądowe źródła pola elektrycznego - monoelektrety dielektryczne .
c) Adsorpcja powstałych gazów
Wodór i tlen w procesie wytwarzania gazu palnego można gromadzić oddzielnie od siebie, umieszczając w strumieniu gazu palnego specjalne adsorbenty. Całkiem możliwe jest zastosowanie tej metody do dysocjacji dowolnej emulsji wodno-paliwowej.
d) Produkcja gazu opałowego metodą elektroosmozy z organicznych odpadów ciekłych
Technologia ta umożliwia efektywne wykorzystanie dowolnych ciekłych roztworów organicznych (np. płynnych odpadów ludzkich i zwierzęcych) jako surowców do produkcji paliwa gazowego. Choć pomysł ten brzmi paradoksalnie, zastosowanie organicznych rozwiązań do produkcji paliwa gazowego, w szczególności z płynnych odchodów, z punktu widzenia energochłonności i ekologii jest jeszcze bardziej opłacalne i prostsze niż dysocjacja zwykłej wody, która jest technicznie znacznie trudniejszy do rozłożenia na cząsteczki.
Ponadto taki hybrydowy gaz paliwowy, otrzymywany z odpadów organicznych, jest mniej wybuchowy. Dlatego w istocie ta nowa technologia pozwala skutecznie przekształcić dowolną ciecz organiczną (w tym odpady płynne) w użyteczny gaz opałowy. Dzięki temu technologia ta ma skuteczne zastosowanie w użytecznym przetwarzaniu i unieszkodliwianiu płynnych odpadów organicznych.
INNE ROZWIĄZANIA TECHNICZNE OPIS KONSTRUKCJI I ZASAD ICH DZIAŁANIA
Proponowaną technologię można wdrożyć przy użyciu różnych urządzeń. Najprostsze urządzenie elektroosmotycznego generatora gazu paliwowego z cieczy zostało już pokazane i ujawnione w tekście oraz na rys. 1. Niektóre inne, bardziej zaawansowane wersje tych urządzeń, sprawdzone eksperymentalnie przez autora, przedstawiono w uproszczonej formie na rys. 2-3. Jeden z prostych wariantów kombinowanego sposobu wytwarzania gazu palnego z mieszaniny wodno-paliwowej lub wody można zrealizować w urządzeniu (rys. 2), które zasadniczo składa się z połączenia urządzenia (rys. 1) z dodatkowym urządzenie zawierające płaskie elektrody poprzeczne 8,8-1, podłączone do źródła silnego zmiennego pola elektrycznego 9.
Na rysunku 2 pokazano również bardziej szczegółowo strukturę funkcjonalną i skład źródła 9 drugiego (przemiennego) pola elektrycznego, a mianowicie pokazano, że składa się ono z pierwotnego źródła energii elektrycznej 14 połączonego poprzez wejście mocy z drugim wysokim przetwornik napięcia 15 o regulowanej częstotliwości i amplitudzie (blok 15 może być wykonany w postaci obwodu indukcyjno-tranzystorowego, np. oscylatora Royera) połączony na wyjściu z elektrodami płaskimi 8 i 8-1. Urządzenie wyposażone jest także w grzejnik termiczny 10, umieszczony np. pod dnem zbiornika 1. W pojazdach może to być kolektor wydechowy gorących spalin, czyli boczne ścianki samej obudowy silnika.
Na schemacie blokowym (ryc. 2) źródła pola elektrycznego 6 i 9 są rozszyfrowane bardziej szczegółowo. W ten sposób w szczególności pokazano, że źródło 6 znaku stałego, ale o regulowanej wielkości natężenia pola elektrycznego, składa się z pierwotnego źródła energii elektrycznej 11, na przykład akumulatora pokładowego, podłączonego poprzez główną sieć zasilania obwód zasilający do przetwornicy napięcia 12 o regulowanym napięciu, na przykład takiego jak generator Royera, z wbudowanym prostownikiem wysokiego napięcia na wyjściu (część bloku 12), podłączonym na wyjściu do elektrod 5 wysokiego napięcia, oraz przetwornica mocy 12 połączona jest poprzez wejście sterujące z układem sterowania 13, co pozwala na sterowanie trybem pracy tego źródła pola elektrycznego, a dokładniej działanie Bloków 3, 4, 5, 6 razem stanowią połączone urządzenie pompy elektroosmotycznej i elektrostatycznego parownika cieczy. Blok 6 umożliwia regulację natężenia pola elektrycznego w zakresie od 1 kV/cm do 30 kV/cm. Urządzenie (rys. 2) zapewnia także techniczną możliwość zmiany odległości i położenia siatki płytowej lub elektrody porowatej 5 względem parownika 4, a także odległości pomiędzy elektrodami płaskimi 8 i 8-1. Opis hybrydowego urządzenia kombinowanego w statyce (rys. 3)
Urządzenie to, w przeciwieństwie do opisanych powyżej, jest uzupełnione o elektrochemiczny aktywator cieczy i dwie pary elektrod 5,5-1. Urządzenie zawiera pojemnik 1 z cieczą 2, np. wodą, dwa porowate knoty kapilarne 3 z parownikami 4, dwie pary elektrod 5,5-1. Źródło pola elektrycznego 6, którego potencjały elektryczne są połączone z elektrodami 5,5-1. Urządzenie zawiera również rurociąg zbierający gaz 7, filtr oddzielający-przeponę-przeponę 19, dzielący zbiornik 1 na dwie części, dodatkowy blok stałego napięcia zmiennoznakowego 17, którego wyjścia poprzez elektrody 18 są wprowadzane do cieczy 2 wewnątrz pojemnik 1 po obu stronach membrany 19. Należy zauważyć, że cechy tego urządzenia polegają również na tym, że dwie górne elektrody 5 są zasilane potencjałami elektrycznymi o przeciwnym znaku ze źródła wysokiego napięcia 6 w wyniku przeciwnego działania elektrochemicznego właściwości cieczy oddzielonej przeponą 19. Opis działania urządzeń (rys. 1-3)
DZIAŁANIE ZESPOLONYCH GENERATORÓW NA GAZ PALIWOWY
Rozważmy bardziej szczegółowo realizację proponowanej metody na przykładzie prostych urządzeń (ryc. 2-3).
Urządzenie (rys. 2) działa w następujący sposób: odparowanie cieczy 2 ze zbiornika 1 odbywa się głównie poprzez termiczne podgrzanie cieczy z bloku 10, np. przy wykorzystaniu znacznej energii cieplnej kolektora wydechowego silnika pojazdu. Dysocjacja cząsteczek odparowanej cieczy, na przykład wody, na cząsteczki wodoru i tlenu odbywa się pod wpływem działającej na nie siły z przemiennym polem elektrycznym ze źródła wysokiego napięcia 9 w szczelinie między dwiema płaskimi elektrodami 8 i 8- 1. Knot kapilarny 3, parownik 4, elektrody 5.5-1 i źródło pola elektrycznego 6, jak już opisano powyżej, przekształcają ciecz w parę, a pozostałe elementy razem zapewniają dysocjację elektryczną cząsteczek odparowanej cieczy 2 w szczelina między elektrodami 8,8-1 pod wpływem zmiennego pola elektrycznego ze źródła 9 oraz zmieniając częstotliwość oscylacji i natężenie pola elektrycznego w szczelinie pomiędzy 8,8-1, intensywność zderzenia i fragmentacji tych cząsteczek ( tj. stopień dysocjacji cząsteczek). Regulując natężenie podłużnego pola elektrycznego pomiędzy elektrodami 5.5-1 z zespołu przetwornicy napięcia 12 poprzez jego układ sterowania 13, osiąga się zmianę działania mechanizmu podnoszenia i odparowywania cieczy 2.
Urządzenie (ryc. 3) działa w następujący sposób: najpierw ciecz (woda) 2 w pojemniku 1 pod wpływem różnicy potencjałów elektrycznych ze źródła napięcia 17 przyłożonego do elektrod 18 zostaje rozdzielona przez porowatą membranę 19 na „na żywo” - zasadowe i „martwe” – kwaśne frakcje cieczy (wody), które następnie na drodze elektroosmozy przekształcają się w stan pary, a jej ruchome cząsteczki rozdrabniane są przez zmienne pole elektryczne od bloku 9 w przestrzeni pomiędzy elektrodami płaskimi 8,8-1 aż do tworzy się łatwopalny gaz. Jeśli elektrody 5,8 zostaną wykonane porowatie ze specjalnych adsorbentów, możliwe będzie gromadzenie w nich rezerw wodoru i tlenu. Można wówczas przeprowadzić odwrotny proces oddzielenia od nich tych gazów, np. poprzez ich podgrzanie i w tym trybie wskazane jest umieszczenie samych tych elektrod bezpośrednio w zbiorniku na paliwo, podłączonym np. do zbiornika paliwa przewód pojazdu. Należy również pamiętać, że elektrody 5,8 mogą służyć również jako adsorbenty poszczególnych składników gazu palnego, na przykład wodoru. Materiał takich porowatych stałych adsorbentów wodoru został już opisany w literaturze naukowo-technicznej.
SKUTECZNOŚĆ METODY I POZYTYWNY EFEKT JEGO WDRAŻANIA
Skuteczność metody została już przeze mnie udowodniona w licznych eksperymentach eksperymentalnych. Natomiast konstrukcje urządzeń przedstawione w artykule (rys. 1-3) są modelami roboczymi, na których przeprowadzono eksperymenty. Aby udowodnić efekt wytworzenia gazu palnego, zapaliliśmy go na wylocie kolektora gazu (7) i zmierzyliśmy charakterystykę termiczną i środowiskową procesu jego spalania. Istnieją raporty z badań, które potwierdzają skuteczność metody i wysokie właściwości środowiskowe powstałego paliwa gazowego i gazowych produktów odpadowych jego spalania. Eksperymenty wykazały, że nowa elektroosmotyczna metoda dysocjacji cieczy jest wydajna i odpowiednia do zimnego odparowania i dysocjacji w polach elektrycznych bardzo różnych cieczy (mieszanin wodno-paliwowych, wody, wodnych roztworów zjonizowanych, emulsji wodno-olejowych, a nawet wodnych roztwory organicznych odpadów odchodowych, które nawiasem mówiąc, po ich molekularnej dysocjacji tą metodą tworzą skuteczny, przyjazny dla środowiska gaz palny, praktycznie bezwonny i bezbarwny.
Głównym pozytywnym efektem wynalazku jest wielokrotne zmniejszenie kosztów energii (cieplnej, elektrycznej) potrzebnej do realizacji mechanizmu parowania i dysocjacji molekularnej cieczy w porównaniu do wszystkich znanych metod analogowych.
Gwałtowne zmniejszenie zużycia energii podczas wytwarzania łatwopalnego gazu z cieczy, na przykład emulsji wodno-paliwowych, poprzez odparowanie pola elektrycznego i fragmentację jego cząsteczek na cząsteczki gazu, osiąga się dzięki silnym siłom elektrycznym pola elektrycznego działającego zarówno na cząsteczki w samej cieczy i na odparowanych cząsteczkach. W rezultacie proces parowania cieczy i proces fragmentacji jej cząsteczek w stanie pary ulegają gwałtownej intensyfikacji przy praktycznie minimalnej mocy źródeł pola elektrycznego. Naturalnie, regulując natężenie tych pól w strefie roboczej parowania i dysocjacji cząsteczek cieczy, elektrycznie lub poprzez przesuwanie elektrod 5, 8, 8-1, zmienia się oddziaływanie siłowe pól z cząsteczkami cieczy, co prowadzi do regulacja wydajności parowania i stopnia dysocjacji odparowanych cząsteczek cieczy. Eksperymentalnie wykazano również funkcjonalność i wysoką skuteczność dysocjacji odparowanych par przez poprzeczne zmienne pole elektryczne w szczelinie między elektrodami 8, 8-1 ze źródła 9 (rys. 2, 3, 4). Ustalono, że dla każdej cieczy w stanie odparowanym istnieje pewna częstotliwość drgań elektrycznych danego pola i jego natężenia, przy której proces rozszczepiania cząsteczek cieczy zachodzi najintensywniej. Ustalono także eksperymentalnie, że dodatkowa elektrochemiczna aktywacja cieczy, np. zwykłej wody, polegająca na jej częściowej elektrolizie, prowadzona w urządzeniu (rys. 3), zwiększa także wydajność pompy jonowej (knot 3-przyspieszający elektroda 5) i zwiększa intensywność elektroosmotycznego parowania cieczy. Termiczne ogrzewanie cieczy, na przykład ciepłem gorących gazów spalinowych silników transportowych (ryc. 2), sprzyja jej odparowaniu, co również prowadzi do wzrostu wydajności pozyskiwania wodoru z wody i palnego paliwa gazowego z dowolnego emulsje wodno-paliwowe.
KOMERCYJNE ASPEKTY WDROŻENIA TECHNOLOGII
ZALETA TECHNOLOGII ELEKTROOSMOTYCZNEJ W PORÓWNANIU Z ELEKTROTECHNOLOGIĄ MEYER
W porównaniu pod względem wydajności ze znaną i najtańszą progresywną technologią elektryczną Stanleya Mayera do produkcji paliwa gazowego z wody (i ogniwa Mayera) /6/, nasza technologia jest bardziej postępowa i wydajna, ponieważ elektroosmotyczny efekt parowania i Stosowana przez nas dysocjacja cieczy w połączeniu z mechanizmem elektrostatycznym i pompą jonową zapewnia nie tylko intensywne odparowanie i dysocjację cieczy przy minimalnym zużyciu energii i takim samym jak analog, ale także skuteczne oddzielenie cząsteczek gazu od strefy dysocjacji, i z przyspieszeniem od górnej krawędzi naczyń włosowatych. Zatem w naszym przypadku nie ma w ogóle efektu ekranowania strefy roboczej dysocjacji elektrycznej cząsteczek. A proces wytwarzania paliwa gazowego nie zwalnia z biegiem czasu, jak ma to miejsce w przypadku Mayera. Dlatego wydajność gazu naszej metody przy tym samym zużyciu energii jest o rząd wielkości wyższa niż w przypadku tego progresywnego analogu /6/.
Niektóre aspekty techniczno-ekonomiczne oraz korzyści komercyjne i perspektywy wdrożenia nowej technologii Proponowana nowa technologia może zostać w krótkim czasie wprowadzona do seryjnej produkcji takich wysokosprawnych elektroosmotycznych generatorów gazu paliwowego z niemal każdej cieczy, w tym wody wodociągowej. Szczególnie proste i ekonomicznie wykonalne jest już na pierwszym etapie rozwoju technologii wdrożenie opcji instalacji do przetwarzania emulsji wodno-paliwowych na paliwo gazowe. Koszt seryjnej instalacji do produkcji gazu opałowego z wody o wydajności około 1000 m3/h wyniesie około 1 tysiąc dolarów amerykańskich. Zużyta moc elektryczna takiego generatora elektrycznego na gaz paliwowy nie będzie większa niż 50-100 watów. Dlatego tak kompaktowe i wydajne elektrolizery paliwa można z powodzeniem zamontować w niemal każdym samochodzie. W rezultacie silniki cieplne będą mogły działać na prawie każdym płynie węglowodorowym, a nawet na zwykłej wodzie. Masowe wprowadzenie tych urządzeń do pojazdów doprowadzi do radykalnych ulepszeń w zakresie energii i ochrony środowiska w pojazdach. I doprowadzi do szybkiego stworzenia przyjaznego dla środowiska i ekonomicznego silnika cieplnego. Szacunkowe koszty finansowe opracowania, stworzenia i opracowania pierwszej instalacji pilotażowej do produkcji paliwa gazowego z wody o wydajności 100 m³ na sekundę do pilotażowej próbki przemysłowej wynoszą około 450-500 tysięcy dolarów amerykańskich. Koszty te obejmują koszty projektowania i badań, koszt samej instalacji doświadczalnej oraz stanowiska do jej testowania i dostrajania.
WNIOSKI:
W Rosji odkryto i zbadano eksperymentalnie nowy efekt elektrofizyczny elektroosmozy kapilarnej cieczy - „zimny” i tani mechanizm parowania i dysocjacji cząsteczek dowolnych cieczy
Efekt ten ma charakter niezależny i jest głównym mechanizmem pompy elektrostatycznej i jonowej pompującej roztwory odżywcze (soki) z korzeni do liści wszystkich roślin, po czym następuje elektrostatyczne zgazowanie.
Eksperymentalnie odkryto i zbadano nową skuteczną metodę dysocjacji dowolnej cieczy poprzez osłabienie i zerwanie jej wiązań międzycząsteczkowych i molekularnych za pomocą elektroosmozy kapilarnej pod wysokim napięciem.
W oparciu o nowy efekt stworzono i przetestowano nową, wysokowydajną technologię wytwarzania gazów palnych z dowolnych cieczy.
Zaproponowano specjalne urządzenia do energooszczędnego wytwarzania gazów palnych z wody i jej związków
Technologia ma zastosowanie do wydajnej produkcji paliwa gazowego z dowolnych paliw ciekłych i emulsji wodno-paliwowych, w tym również z odpadów ciekłych.
Technologia ta jest szczególnie obiecująca w zastosowaniu w transporcie, energetyce itp. A także w miastach w celu recyklingu i korzystnego wykorzystania odpadów węglowodorowych.
Autora interesuje biznesowa i twórcza współpraca z firmami, które swoimi inwestycjami chcą i potrafią stworzyć autorowi warunki niezbędne do przeprowadzenia pilotażowych próbek przemysłowych i wdrożenia tej obiecującej technologii w praktyce.
CYTOWANA LITERATURA:
- Dudyshev V.D. „Rośliny to naturalne pompy jonowe” – w czasopiśmie „Młody Technik” nr 1/88.
- Dudyshev V.D. „Nowa technologia spalania elektrycznego to skuteczny sposób rozwiązywania problemów energetycznych i środowiskowych” - magazyn „Ekologia i Przemysł Rosji” nr 3/97.
- Termiczna produkcja wodoru z wody „Encyklopedia Chemiczna”, t. 1, M., 1988, s. 401).
- Generator elektrowodoru (zgłoszenie międzynarodowe w systemie PCT -RU98/00190 z dnia 10.07.97)
- Wytwarzanie darmowej energii przez rozkład wody w wysokowydajnym procesie elektrolitycznym, Proceedings „New Ideas in Natural Sciences”, 1996, St. Petersburg, s. 319-325, wyd. "Szczyt".
- Patent USA 4,936,961 Sposób wytwarzania gazu opałowego.
- Patent USA 4,370,297 Sposób i urządzenie do nuklearnego termochemicznego rozkładu wody.
- Patent USA 4,364,897 Wieloetapowy proces chemiczny i radiacyjny produkcji gazu.
- Poklepać. USA 4,362,690 Urządzenie pirochemiczne do rozkładu wody.
- Poklepać. USA 4,039,651 Proces termochemiczny w zamkniętej pętli wytwarzający wodór i tlen z wody.
- Poklepać. US 4,013,781 Proces wytwarzania wodoru i tlenu z wody przy użyciu żelaza i chloru.
- Poklepać. USA 3,963,830 Termoliza wody w kontakcie z masami zeolitowymi.
- G. Lushcheykin „Elektrety polimerowe”, M., „Chemistry”, 1986.
- „Encyklopedia Chemiczna”, t. 1, M., 1988, działy „woda” (roztwory wodne i ich właściwości)
Dudyshev Valery Dmitrievich profesor Politechniki Samara, doktor nauk technicznych, akademik Rosyjskiej Akademii Ekologicznej
Wodór jest najczystszym paliwem na Ziemi: podczas jego spalania powstaje wyłącznie woda. Jako nośnik energii wodór może zostać wykorzystany do wytwarzania energii elektrycznej i ciepła w przemyśle, domu i transporcie. W szczególności za pomocą wodorowych ogniw paliwowych, w których następuje bezpośrednia przemiana energii chemicznej w energię elektryczną, powstały już prototypy pojazdów elektrycznych (patrz „Nr Nauka i Życie”). Sposobów na bezpieczne przechowywanie i transport wodoru Czy zaszkodzą środowisku procesy technologiczne wytwarzania wodoru?
Obecnie wodór produkowany jest na skalę przemysłową poprzez reforming parowy metanu (gazu ziemnego). W temperaturze 750-850°C w obecności pary wodnej metan i woda rozkładają się na wodór i tlenek węgla, następnie w temperaturze 200-250°C tlenek węgla i woda przekształcają się w wodór i dwutlenek węgla. Obydwa procesy są endotermiczne i do ich utrzymania konieczne jest spalenie około połowy objętości pierwotnego gazu, dlatego efekt ekologiczny jest bardzo niski.
Do ogrzewania i dostarczania ciepła proponuje się zastosowanie wysokotemperaturowych reaktorów jądrowych z chłodziwem helowym. W ten sposób możliwa jest oszczędność surowców węglowodorowych i dostarczanie paliwa wodorowego na rynki krajów rozwijających się zamiast do reaktorów jądrowych.
Dalszy rozwój energetyki jądrowo-wodorowej będzie przebiegał w kierunku wykorzystania wody, a nie metanu jako surowca. Można tu zastosować elektrolizę, termochemiczne i kombinowane metody wytwarzania wodoru.
Znana metoda termicznego rozkładu wody, która zachodzi w temperaturze 2500°C, jest mało skuteczna, gdyż trudno zapobiec późniejszej rekombinacji cząsteczek wody. Jednakże termochemiczny proces rozkładu wody możliwy jest w temperaturach rzędu 1000°C w obecności związków bromu i jodu. To prawda, że potrzebne jest tutaj ciepło, a wydajność wynosi około 50%. Na niektórych etapach procesu stosuje się elektrolizę wraz z efektami termicznymi.
Wodór elektrolityczny jest najłatwiejszy do uzyskania, ale nie jest ekonomicznie opłacalny: wyprodukowanie jednego metra sześciennego wodoru wymaga 4,8 kilowatogodzin energii. Jeśli przeprowadzisz elektrolizę pary przegrzanej, wydajność procesu wzrasta, a wytworzenie metra sześciennego wodoru zajmuje około 2,5 kilowatogodziny.
Obecnie Instytut Kurczatowa i amerykańska firma GA wspólnie opracowują bardzo obiecujący projekt modułowego reaktora helowego z turbiną gazową. Przy wytwarzaniu energii elektrycznej w bezpośrednim cyklu turbiny gazowej można osiągnąć sprawność na poziomie 50%.
Proponowana metoda opiera się na:
- Połączenie elektroniczne między atomami wodór i tlen słabnie proporcjonalnie do wzrostu temperatury wody. Potwierdza to praktyka spalania suchego węgla. Przed spalaniem suchego węgla jest on podlewany. Mokry węgiel wytwarza więcej ciepła i lepiej się pali. Dzieje się tak, ponieważ w wysokiej temperaturze spalania węgla woda rozkłada się na wodór i tlen. Wodór spala i dodaje do węgla dodatkowych kalorii, a tlen zwiększa ilość tlenu w powietrzu w palenisku, co sprzyja lepszemu i całkowitemu spalaniu węgla.
- Temperatura zapłonu wodoru od 580 zanim 590 o C, rozkład wody musi przebiegać poniżej progu zapłonu wodoru.
- Wiązanie elektronowe pomiędzy atomami wodoru i tlenu w temperaturze 550 o C jest nadal wystarczająca do powstania cząsteczek wody, ale orbity elektronów są już zniekształcone, połączenie z atomami wodoru i tlenu jest osłabione. Aby elektrony opuściły swoje orbity, a wiązanie atomowe między nimi uległo rozpadowi, elektrony muszą dodać więcej energii, ale nie ciepła, ale energię pola elektrycznego wysokiego napięcia. Następnie energia potencjalna pola elektrycznego zostaje zamieniona na energię kinetyczną elektronu. Prędkość elektronów w polu elektrycznym prądu stałego wzrasta proporcjonalnie do pierwiastka kwadratowego napięcia przyłożonego do elektrod.
- Rozkład pary przegrzanej w polu elektrycznym może zachodzić przy małych prędkościach pary, a taka prędkość pary w temperaturze 550 o C można zdobyć tylko na otwartej przestrzeni.
- Aby uzyskać wodór i tlen w dużych ilościach, należy skorzystać z prawa zachowania materii. Z tego prawa wynika, że w jakiejkolwiek ilości woda zostanie rozłożona na wodór i tlen, w takiej samej ilości otrzymamy wodę w wyniku utlenienia tych gazów.
Możliwość wdrożenia wynalazku potwierdzają przeprowadzone przykłady w trzech opcjach instalacji.
Wszystkie trzy opcje montażu wykonane są z identycznych, znormalizowanych produktów cylindrycznych wykonanych z rur stalowych.
Pierwsza opcja
Urządzenie do obsługi i instalacji pierwszej opcji ( schemat 1)
We wszystkich trzech wariantach eksploatacja instalacji rozpoczyna się od przygotowania pary przegrzanej w przestrzeni otwartej o temperaturze pary 550 o C. Przestrzeń otwarta zapewnia prędkość w obwodzie rozkładu pary do 2 m/s.
Przygotowanie pary przegrzanej odbywa się w rurze stalowej wykonanej ze stali żaroodpornej /rozrusznik/, której średnica i długość uzależniona jest od mocy instalacji. Moc instalacji określa ilość wody rozłożonej w litrach/s.
Zawiera jeden litr wody 124 l wodoru I 622 l tlenu pod względem kalorii jest 329 kcal.
Przed rozpoczęciem instalacji rozrusznik rozgrzewa się 800 do 1000 o C/ogrzewanie odbywa się w dowolny sposób/.
Jeden koniec rozrusznika jest zaślepiony kołnierzem, przez który wpływa odmierzona woda w celu rozkładu do obliczonej mocy. Woda w rozruszniku nagrzewa się do 550 o C, swobodnie wychodzi na drugi koniec rozrusznika i wchodzi do komory rozkładu, z którą rozrusznik jest połączony kołnierzami.
W komorze rozkładu przegrzana para wodna ulega rozkładowi na wodór i tlen za pomocą pola elektrycznego wytworzonego przez elektrody dodatnie i ujemne, które zasilane są prądem stałym o napięciu 6000 V. Elektrodą dodatnią jest sam korpus komory /rura/, natomiast elektrodą ujemną jest cienkościenna rura stalowa zamontowana w środku korpusu, na całej powierzchni której znajdują się otwory o średnicy 20 mm.
Elektroda rurowa jest siatką, która nie powinna tworzyć oporu dla wodoru wchodzącego do elektrody. Elektrodę mocuje się do korpusu rury za pomocą tulejek, a przez to samo mocowanie dostarczane jest wysokie napięcie. Koniec rurki elektrody ujemnej kończy się elektrycznie izolującą i odporną na ciepło rurką, przez którą wodór może uciec przez kołnierz komory. Tlen wychodzi z korpusu komory rozkładu przez stalową rurę. Elektroda dodatnia /korpus kamery/ musi być uziemiona, a biegun dodatni zasilacza prądu stałego musi być uziemiony.
Wyjście wodór w kierunku tlen 1:5.
Druga opcja
Urządzenie do obsługi i montażu według drugiej opcji ( schemat 2)
Instalacja drugiego wariantu przeznaczona jest do produkcji dużych ilości wodoru i tlenu w wyniku równoległego rozkładu dużych ilości wody i utleniania gazów w kotłach w celu wytworzenia pary roboczej pod wysokim ciśnieniem dla elektrowni pracujących na wodorze /później WPP/.
Eksploatacja instalacji, podobnie jak w wariancie pierwszym, rozpoczyna się od przygotowania pary przegrzanej w rozruszniku. Ale ten starter różni się od startera w wersji 1. Różnica polega na tym, że na końcu rozrusznika znajduje się przyspawany kran, w którym zamontowany jest wyłącznik pary, który ma dwie pozycje - „start” i „praca”.
Para powstająca w rozruszniku trafia do wymiennika ciepła, którego zadaniem jest regulacja temperatury odzyskanej wody po utlenieniu w kotle / K1/ zanim 550 o C. Wymiennik ciepła / To/ jest rurą, jak wszystkie produkty o tej samej średnicy. Pomiędzy kołnierzami rur instalowane są żaroodporne rury stalowe, przez które przechodzi przegrzana para. Rurki opływane są wodą z zamkniętego układu chłodzenia.
Z wymiennika ciepła para przegrzana wchodzi do komory rozkładu, dokładnie tak samo jak w pierwszym wariancie instalacji.
Wodór i tlen z komory rozkładu trafiają do palnika kotła nr 1, w którym wodór zapala się zapalniczką – powstaje pochodnia. Palnik opływający kocioł nr 1 wytwarza w nim parę roboczą pod wysokim ciśnieniem. Ogon pochodni z kotła 1 wchodzi do kotła 2 i swoim ciepłem w kotle 2 przygotowuje parę dla kotła 1. Rozpoczyna się ciągłe utlenianie gazów w całym obwodzie kotłów według znanego wzoru:
2H 2 + O 2 = 2H 2 O + ciepło
W wyniku utleniania gazów następuje redukcja wody i wydzielanie ciepła. Ciepło to w instalacji odbierane jest przez kotły 1 i kotły 2, zamieniając to ciepło w parę roboczą pod wysokim ciśnieniem. Natomiast odzyskana woda o wysokiej temperaturze trafia do kolejnego wymiennika ciepła, a stamtąd do kolejnej komory rozkładu. Ta sekwencja przejść wody z jednego stanu do drugiego powtarza się tyle razy, ile potrzeba, aby z tego zgromadzonego ciepła uzyskać energię w postaci pary roboczej, aby zapewnić moc obliczeniową WPP.
Po tym jak pierwsza porcja pary przegrzanej ominie wszystkie produkty, odda obiegowi obliczoną energię i opuści ostatnią część w obiegu kotła 2, para przegrzana kierowana jest rurą do wyłącznika pary zamontowanego na rozruszniku. Przełącznik pary zostaje przesunięty z pozycji „start” do pozycji „praca”, po czym trafia do rozrusznika. Rozrusznik wyłącza /wodę, rozgrzewanie/. Z rozrusznika przegrzana para wchodzi do pierwszego wymiennika ciepła, a stamtąd do komory rozkładu. W obwodzie rozpoczyna się nowa runda przegrzanej pary. Od tego momentu obwód rozkładu i plazmy zamyka się sam w sobie.
Instalacja wykorzystuje wodę wyłącznie do wytworzenia pary roboczej pod wysokim ciśnieniem, która pobierana jest z powrotu obiegu pary wylotowej za turbiną.
Brak elektrowni dla WPP- to jest ich objętość. Na przykład dla WPP NA 250 MW należy jednocześnie rozłożyć 455 l wody w ciągu jednej sekundy, a to będzie wymagało 227 komory rozkładalne, 227 wymienników ciepła, 227 kotłów / K1/, 227 kotły / K2/. Ale taką uciążliwość uzasadnimy stokrotnie tylko faktem, że paliwo do WPP będzie tylko woda, nie mówiąc już o czystości środowiska WPP, tania energia elektryczna i ciepło.
Trzecia opcja
Trzecia wersja elektrowni ( schemat 3)
To dokładnie ta sama elektrownia, co druga.
Różnica między nimi polega na tym, że instalacja ta działa stale od rozrusznika, obwód rozkładu pary i spalania wodoru w tlenie nie jest sam w sobie zamknięty. Produktem końcowym instalacji będzie wymiennik ciepła z komorą rozkładu. Taki układ produktów umożliwi wytwarzanie, oprócz energii elektrycznej i ciepła, wodoru i tlenu lub wodoru i ozonu. Elektrownia włączona 250 MW podczas pracy z rozrusznika będzie zużywał energię na podgrzanie rozrusznika, wodę 7,2 m 3 /h i wodę do wytworzenia pary roboczej 1620 m 3 /h/woda wykorzystywane z obwodu powrotnego pary wylotowej/. W elektrowni dla WPP temperatura wody 550 o C. Ciśnienie pary 250 o godz. Zużycie energii do wytworzenia pola elektrycznego na komorę rozkładu będzie wynosić w przybliżeniu 3600 kW/h.
Elektrownia włączona 250 MW umieszczając produkty na czterech piętrach, zajmie miejsce 114 x 20 m i wysokość 10 m. Nie biorąc pod uwagę obszaru pod turbinę, generator i transformator 250 kVA - 380 x 6000 V.
WYNALAZEK MA NASTĘPUJĄCE ZALETY
- Ciepło uzyskane z utleniania gazów można wykorzystać bezpośrednio na miejscu, a wodór i tlen pozyskujemy poprzez recykling pary odpadowej i wody technologicznej.
- Niskie zużycie wody przy wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła.
- Prostota metody.
- Znaczące oszczędności energii, ponieważ wydaje się go jedynie na rozgrzanie rozrusznika do ustalonego reżimu termicznego.
- Wysoka produktywność procesu, ponieważ dysocjacja cząsteczek wody trwa dziesiąte części sekundy.
- Bezpieczeństwo wybuchowe i przeciwpożarowe metody, ponieważ przy jego realizacji nie ma potrzeby stosowania pojemników do gromadzenia wodoru i tlenu.
- Podczas pracy instalacji woda jest wielokrotnie oczyszczana, przekształcając się w wodę destylowaną. Eliminuje to osad i kamień, co zwiększa żywotność instalacji.
- Instalacja wykonana jest ze zwykłej stali; z wyjątkiem kotłów wykonanych ze stali żaroodpornej z okładziną i osłoną ścian. Oznacza to, że nie są wymagane żadne specjalne drogie materiały.
Wynalazek może znaleźć zastosowanie w przemysłu poprzez zastąpienie w elektrowniach paliwa węglowodorowego i nuklearnego tanią, powszechną i przyjazną dla środowiska wodą, przy jednoczesnym zachowaniu mocy tych elektrowni.
PRAWO
Sposób wytwarzania wodoru i tlenu z pary wodnej, obejmujące przepuszczanie tej pary przez pole elektryczne, znamienne tym, że wykorzystują przegrzaną parę wodną o temp 500 - 550 o C, przepuszczany przez pole elektryczne prądu stałego o wysokim napięciu w celu oddzielenia pary i rozdzielenia jej na atomy wodoru i tlenu.
Wynalazek dotyczy energii wodorowej. Technicznym rezultatem wynalazku jest produkcja wodoru poprzez rozkład wody. Według wynalazku sposób wytwarzania wodoru z wody polega na rozkładzie wody pod wpływem pola elektrycznego przy użyciu wodnego kondensatora współosiowego z izolowanymi płytkami, do którego przykładane jest prostowane napięcie impulsowe wysokiego napięcia, przy czym rozkład wody na tlen i wodór następuje pod wpływem rezonansowego pola elektromagnetycznego o częstotliwości n- której druga harmoniczna zbliża się do częstotliwości naturalnej wody, a energia rozkładu wody składa się z termicznej i minimalnie zużytej energii elektrycznej rozkładu wody. Opatentowano także urządzenie do realizacji zastrzeganego sposobu. 2 rz. i 1 pensję f-ly, 1 chory.
Rysunki do patentu RF 2456377
Wynalazek dotyczy techniki wytwarzania wodoru z wody (energii wodoru) poprzez elektrolizę i może być stosowany jako urządzenie do przekształcania energii cieplnej podczas spalania wodoru w energię mechaniczną.
Znany silnik Stanleya Meyera zasilany jest wodorem, który uzyskiwany jest z wody w wyniku jej elektrolitycznego rozkładu (patent USA nr 5149507). Urządzenie to zawiera dwie pary umieszczonych współosiowo elektrod umieszczonych w wodzie, przy czym jedna para nie ma kontaktu z wodą. Do izolowanych elektrod przykładane jest wysokie napięcie nie wyższe niż 10 kV i częstotliwość 15-260 kHz. Do pozostałych elektrod przykładane jest stałe napięcie niskiego napięcia w celu zneutralizowania atomów wodoru i tlenu.
Bazując na fizycznej zasadzie odwracalności energii, aby otrzymać np. metr sześcienny wodoru z wody (w temperaturze 0°C i 101,3 kPa), należy wydać 10,8 mJ/m 3 lub 2580 kcal/m 3 energii , tj. taką samą ilość, jaką uwalnia się podczas spalania wodoru w tych samych warunkach. Oznacza to, że spalając metr sześcienny wodoru otrzymujemy 2580 kcal/s. W urządzeniu Mailer uwalniane jest nie więcej niż 710 kalorii na sekundę, tj. 3600 razy mniej.
Wiadomo, że częstotliwość rezonansowa (naturalna) wody (50,8 i 51,3) wynosi 10 GHz, więc rezonans wody wystąpi, jeśli zakłócające oddziaływanie będzie miało określoną częstotliwość, która w żaden sposób nie jest zgodna z obwodem elektrycznym przedstawionym przez Meera.
Ponadto urządzenie Mailer nie zapewnia warunków do pobierania ciepła zarówno z otoczenia, jak i z innych źródeł ciepła, np. Z samej wody, aby kompensować endotermiczny efekt reakcji rozkładu wody.
Celem wynalazku jest zwiększenie produktywności, wydajności i wykonalności ekonomicznej.
Aby osiągnąć te cele, konieczne jest zwiększenie mocy energetycznej do wykonania użytecznej pracy, pod warunkiem, że obwód elektryczny działa w trybie rezonansowym lub jak najbliżej niego. Załóżmy, że mamy niesinusoidalne napięcie zasilania, które jest prostowanym napięciem sinusoidalnym pełnookresowym. Wówczas warunek rezonansu dla k-tej składowej harmonicznej zostanie zapisany w postaci
X LK =K L=N 2 AKµ A/L=X CK =1/K ·C=d/KA A.
W naszym przypadku (51)10 GHz jest częstotliwością rezonansową wody, co oznacza, że dla k-tej harmonicznej K = (51)10 GHz, skąd = (51)10 GHz/K.
W związku z tym częstotliwość napięcia zasilania harmonicznej może zostać zmniejszona 10-krotnie, ale pozostaje dość wysoka. Aby zwiększyć częstotliwość wejściową, można zastosować metodę jej zwiększania poprzez dodanie częstotliwości z kilku napięć zasilania połączonych równolegle obwodem rezonansowym, pod warunkiem, że amplitudy napięć wejściowych nie pokrywają się, co osiąga się poprzez przesunięcie ich faz o kąt spełniający pierwszy warunek. Należy zauważyć, że indukcyjność, a także pojemność obwodu rezonansowego, aby zapewnić jak największy kontakt powierzchni z wodą, może polegać na równoległym, szeregowym lub mieszanym połączeniu elementów, co zapewnia równomierne przenoszenie energii właściwej przez cały czas. całą objętość, a z kolei wraz ze wzrostem objętości urządzenia powstają warunki zwiększające wydajność uwalniania gazu w wyniku zwiększonego dopływu energii cieplnej i elektrycznej. Załóżmy, że spalając 1 litr wodoru, w ułamku sekundy wydziela się K kalorii ciepła. Ilość powstałej wody wyniesie około 0,001 litra. Parametry te odpowiadają granicy przejścia HA3-WODA i WODA-GAZ, tj. są odwracalne. Oznacza to, że aby rozłożyć 0,001 litra wody bez zużycia prądu, należy ją równomiernie spryskać w objętości 1 litra i jednocześnie dostarczyć K kalorii ciepła plus straty. Jak widać stosunek kosztów energii elektrycznej i cieplnej do rozkładu wody zależy od wielu parametrów i wymaga badań eksperymentalnych. Dążąc do minimalnego zużycia energii konieczne jest zaostrzenie parametrów cieplnych energii, np. niemożność wytworzenia wysokiego ciśnienia lub wymaganej mocy cieplnej przy tej samej oczekiwanej wydajności wymaga równoważnej kompensacji brakującej energii cieplnej energią pola elektromagnetycznego pole. Wiadomo, że spadkowi energii pola elektrycznego w rezonansie towarzyszy wzrost energii pola magnetycznego i odwrotnie, czyli: W=Wm+We=L1/2=CU/2=CONST. Dlatego, aby nie stracić połowy energii, umieszczamy indukcyjność wewnątrz kondensatora wodnego. Zatem na cząsteczki wody działają dwie siły rezonansowe skierowane pod kątem 90 stopni od pól elektrycznych i magnetycznych, które wykorzystując energię cieplną rozszczepiają cząsteczkę wody na wodór i tlen. Jednoczesne działanie tych sił wymaga przesunięcia np. fazy pola magnetycznego względem pola elektrycznego o 90 stopni, co można osiągnąć za pomocą urządzeń przesuwających fazę.
Dostarczenie energii cieplnej w celu kompensacji efektu endotermicznego podczas rozkładu wody następuje w wyniku cyrkulacji wody (na przykład przez pompę) w zamkniętej pętli, przez urządzenie do rozkładu wody, odbiornik ciepła i urządzenie do uzupełniania straty wody podczas rozkładu. Odbiornik ciepła to urządzenie o rozwiniętej powierzchni ogrzewanej przez słońce i/lub zapewniające wtrysk produktów spalania do zimnej wody, np. z silnika wodorowego, zamykając w ten sposób proces i znacznie zwiększając wydajność. Konstrukcja proponowanego obwodu zwiększa efektywność produkcji przemysłowej i pozwala na jego zastosowanie zarówno w przemysłowych urządzeniach energetycznych, jak i w transporcie drogowym i kolejowym. Tworząc kilka równoległych obwodów, możliwe staje się pozyskiwanie energii cieplnej z wielu źródeł.
Sposób wytwarzania wodoru z wody polega na rozkładzie wody pod wpływem pola elektrycznego przy użyciu wodnego kondensatora współosiowego z izolowanymi płytkami, do którego przykładane jest prostowane napięcie impulsowe wysokiego napięcia; rozkład wody na tlen i wodór zachodzi pod wpływem wpływ rezonansowego pola elektromagnetycznego n-harmonicznej, która zbliża się do własnej częstotliwości wody, a energia rozkładu wody składa się z termicznej i minimalnie zużytej energii elektrycznej rozkładu wody.
W urządzeniu do wytwarzania wodoru z wody pomiędzy okładkami kondensatora umieszcza się indukcyjność, zapewniającą separację i przepływ tlenu i wodoru przez nieskomunikowane ze sobą otwory wyjściowe, a gazy są neutralizowane za pomocą siatek przewodzących zainstalowanych w wylot otworów, które są podłączone do źródła stałego napięcia, a dostarczanie energii cieplnej odbywa się poprzez zamknięte równoległe obwody, z których każdy jest podłączony do źródła zewnętrznej energii cieplnej, a czynnikiem chłodzącym jest woda krążąca przez pompę z zmienną wydajność, natomiast indukcyjność i pojemność obwodu rezonansowego składa się z równoległych, szeregowych i mieszanych połączeń elektrycznych elementów.
Na ryc. przedstawiono urządzenie realizujące zaproponowaną metodę. Urządzenie zawiera obudowę 5, wykonaną metodą wtrysku na przykład z żaroodpornego kopolimeru, którego stała dielektryczna sięga 100 000 jednostek, posiada poziome kanały zapewniające wlot i wylot wody, które są połączone z kanałami umieszczonymi współosiowo, w przegrody, których płytki kondensatora 1 i uzwojenia indukcyjne 2. Kanały współosiowe z pionowymi otworami, wzdłuż linii pola magnetycznego indukcyjności 2, są połączone z otworami gazu wyjściowego posiadającymi metalowe siatki 4, do których przykładane jest stałe napięcie, zapewniające neutralizację jony wodoru i tlenu. Zawory 3 zapewniają uwolnienie gazów przy niewielkim nadciśnieniu.
Urządzenie działa w następujący sposób. Po przyłożeniu napięcia wysokiego napięcia o wysokiej częstotliwości do elementów 1, 2 szeregowego obwodu rezonansowego i wypełnieniu kanałów krążącą podgrzaną wodą, pod wpływem energii elektrycznej i cieplnej, woda rozkłada się na jony tlenu i wodoru. Pod wpływem pola magnetycznego o indukcyjności 2 jony tlenu i wodoru oddzielają się w przestrzeni pola magnetycznego i każdy gaz przechodzi oddzielnie swoimi kanałami przez metalowe siatki 4, gdzie zostaje zneutralizowany, a gazy obojętne przepływają przez zawory 3 do ich przeznaczenie.
Zaletą urządzenia w porównaniu z prototypem jest to, że woda jest jednocześnie nośnikiem energii cieplnej. Wzrost energii elektrycznej na jednostkę objętości wody w wyniku rozwiniętej powierzchni styku płytek pojemnościowych z wodą prowadzi do wzrostu produktywności i sprawności urządzenia. Umieszczenie indukcyjności w urządzeniu skutkuje zwiększoną wydajnością i wydajnością urządzenia. Urządzenie oddziela gazy (wodór i tlen). Zmieniając prędkość wody, można zmienić wydajność.
Nasza planeta skąpana jest w strumieniu energii cieplnej pochodzącej ze Słońca, z wnętrzności ziemi i z działalności gospodarczej człowieka. Człowiek nie opanowuje w wystarczającym stopniu tej energii, dlatego niniejszy wynalazek ma na celu opanowanie wspomnianej powyżej darmowej energii.
PRAWO
1. Sposób wytwarzania wodoru z wody obejmujący rozkład wody pod wpływem pola elektrycznego z wykorzystaniem wodnego kondensatora współosiowego z izolowanymi płytkami, do którego przykładane jest prostowane napięcie impulsowe wysokiego napięcia, znamienny tym, że rozkład wody na tlen i wodór następuje pod wpływem rezonansowego pola elektromagnetycznego, którego częstotliwość n-tej harmonicznej zbliża się do częstotliwości naturalnej wody, a energia rozkładu wody składa się z termicznej i minimalnie zużytej energii elektrycznej rozkładu wody.
2. Urządzenie znamienne tym, że pomiędzy okładkami kondensatora umieszcza się indukcyjność, zapewniającą separację i przepływ tlenu i wodoru przez nieskomunikowane ze sobą otwory wyjściowe, a gazy są neutralizowane za pomocą siatek przewodzących zainstalowanych na wylocie otworów, które są podłączone do źródła stałego napięcia, a dostarczanie energii cieplnej odbywa się poprzez zamknięte równoległe obwody, z których każdy jest podłączony do źródła zewnętrznej energii cieplnej, a czynnikiem chłodzącym jest woda krążąca za pomocą pompy o zmiennej wydajności .
3. Urządzenie według zastrzeżenia 2, znamienne tym, że indukcyjność i pojemność obwodu rezonansowego składają się z równoległych, szeregowych i mieszanych połączeń elektrycznych elementów.
Jeśli znajdziemy tani i prosty sposób na elektrolizę/fotolizę wody, otrzymamy niezwykle bogate i czyste źródło energii – paliwo wodorowe. Kiedy wodór spala się w tlenie, nie powstają żadne emisje uboczne poza wodą. Teoretycznie elektroliza jest bardzo prostym procesem: wystarczy przepuścić prąd elektryczny przez wodę, a zostanie on rozdzielony na wodór i tlen. Ale obecnie wszystkie rozwinięte procesy techniczne wymagają tak dużej ilości energii, że elektroliza staje się nieopłacalna.
Teraz naukowcy rozwiązali część zagadki. Naukowcy z Technion-Israel Institute of Technology opracowali metodę przeprowadzenia drugiego z dwóch etapów reakcji redoks – redukcji – w świetle widzialnym (światło słoneczne) przy efektywności energetycznej na poziomie 100%, znacznie przekraczającej dotychczasowy rekord wynoszący 58,5 %.
Pozostaje poprawić półreakcję utleniania.
Tak wysoką efektywność uzyskano dzięki wykorzystaniu w procesie wyłącznie energii świetlnej. Katalizatorami (fotokatalizatorami) są nanopręty o długości 50 nm. Pochłaniają fotony ze źródła światła i uwalniają elektrony.
W wyniku półreakcji utleniania powstają cztery pojedyncze atomy wodoru i cząsteczka O2 (co jest niepotrzebne). W półreakcji redukcji cztery atomy wodoru łączą się w dwie cząsteczki H2, tworząc użyteczną formę wodoru, gazowy H2.
Sprawność 100% oznacza, że wszystkie fotony wpadające do układu biorą udział w wytwarzaniu elektronów.
Przy tej wydajności każdy nanopręt wytwarza około 100 cząsteczek H2 na sekundę.
Naukowcy pracują obecnie nad optymalizacją procesu, który obecnie wymaga środowiska zasadowego o niewiarygodnie wysokim pH. Poziom ten w żaden sposób nie jest akceptowalny w rzeczywistych warunkach pracy.
Ponadto nanopręty są podatne na korozję, co również nie jest zbyt dobre.
Jednak dziś ludzkość jest o krok bliżej pozyskania niewyczerpanego źródła czystej energii w postaci paliwa wodorowego.
