Из воды газ: Водородный генератор своими руками – схема, конструкция установки, чертежи – 403 — Доступ запрещён

Содержание

Водяной газ — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 ноября 2015; проверки требуют 7 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 23 ноября 2015; проверки требуют 7 правок.

Водяно́й газ (генераторный газ, синтез-газ) — газовая смесь, состав которой (в среднем, об. %) CO — 44, N2 — 6, CO2 — 5, H2 — 45.

Водяной газ получают продуванием водяного пара сквозь слой раскалённого угля или кокса. Реакция идёт по уравнению:

h3O+C→h3+CO{\displaystyle {\mathsf {H_{2}O+C\rightarrow H_{2}+CO}}}

Реакция эндотермическая, идёт с поглощением тепла — 31 ккал/моль (132 кДж/моль), поэтому для поддержания температуры в газогенератор время от времени для накаливания слоя кокса пропускают воздух (или кислород), либо в водяной пар добавляют воздух или кислород.

Именно поэтому водяной газ обычно имеет не стехиометрический состав, то есть 50 об.% H2 + 50 об.% CO, а содержит также другие газы (см. выше).

Продукты реакции имеют в 2 раза больший объём относительно объёма водяного пара. Именно на увеличение объёма затрачивается, согласно термодинамике, значительная часть внутренней энергии реакции.

Представляет интерес установка, которая может рекуперировать эту энергию (турбинная или поршневая). Часть энергии, в виде электроэнергии может быть потрачена на подогрев твёрдого топлива. В такой установке подогрев может производиться за счёт адиабатического сжатия водяного пара.

Если газогенераторная установка должна питать электростанцию, то её отработавшие газы могут подогревать водяной пар.

Водяной газ используется в качестве горючего газа (теплота сгорания 2800 ккал/м³), а также применяется в химическом синтезе — для получения синтетического топлива, смазочных масел, аммиака, метанола, высших спиртов и т. п.

Как получить газ из воды?

Адепты свободных энергий не перестают радовать и удивлять, умиляет их забота об образовании граждан.

Они как никто другой умеют в увлекательной форме преподнести часть базовых знаний из школьной программы, обернув их в некую запретную доктрину, и добавив всяческих мистификаций, с элементами триллера, убийствами гениальных изобретателей и теориями заговора. А вот мои школьные учителя физики и химии, были унылыми занудами!

Поэтому в этой статье отсутствует какая бы то ни было интрига, мы просто рассмотрим способ получения кислородно водородной горючей смеси из обычной воды.

И да, полученный газ реально горит, способ прост, собрать прибор для электролиза воды и превращения её в газ, сможет любой желающий.

Занятное видео с изобретателем прибора для электролиза воды Петром Деревяшко (Peter Wood), в котором он рассказывает как самостоятельно собрать такое устройство:

HHO смеси не являются чем то новым, в девятнадцатом веке на этом газе работали театральные фонари, получали его правда немного другим образом. Сейчас патент Петра Деревяшки применяется в серийно производимом в Китае оборудовании для резки и пайки металлов.

Ещё одно видео с более подробным how-to:

В промышленных количествах HHO газ производить не выгодно, по причине чрезвычайной взрывоопасности, из-за чего прибыль с его продажи, не покрывает расходов на хранение и транспортировку. C электролизером Петра Деревяшко (Peter Wood) отпадает любая необходимость в хранении или транспортировке, можно производить ровно столько сколько вам нужно на данный момент. Изобретатель, нужно отдать ему должное, не стал умничать и мудрить с авторскими правами, выложил всю инфу в открытый доступ.

Ну и пошло поехало, народ уже давно цепляет электролизёры на авто транспорт, утверждают что штуковина даёт экономию бензина, спорно конечно, но им видней.

Модель двигателя стирлинга — для тех кто в танках:

Генератор для получения газа брауна своими руками

Дом

ДомПрошли те времена, когда частный дом можно было обогреть одним-единственным способом — русской печью. Благо, в нашем современном мире, цивилизация добралась и до загородных домов. Теперь любой человек желает иметь свой дом, со всеми удобствами и комфортом. Усовершенствованные технологии и материалы дают возможность оборудовать отопление частного дома различными способами, а в качестве теплоносителя можно использовать — воду, пар, антифриз, а также газообразное вещество. Как видите, выбор очень большой. И изучив все плюсы и минусы данных систем, можно выбрать для себя наиболее подходящий вариант. Сейчас мы здесь обсудим, как можно использовать газ Брауна в системе отопления. В народе его еще обзывают: коричневым или зеленым газом, оксигидрогеном.

Немного углубимся в теорию, чтобы вам было понятно, что собой представляет — это газообразное вещество. Газ Брауна — это «гремучий» газ без цвета и запаха, состоящий из двух частей газообразного водорода и одной части кислорода. Химическая формула газа Брауна (ННО).

На сегодняшний день — отапливание дома водородом, это ноу-хау, которое хоть и не имеет масштабного использования, но уже успело завоевать и привлечь к себе пристальное внимание потребителей. В интернет сообществе активно дискутируют на тему, целесообразно ли использовать газ Брауна для систем отопления.

Дискуссии идут в нескольких направлениях:

  1. С точки зрения безопасности — можно ли газ «гремучку» использовать и при этом не произойдет никакого взрыва, так как водород славится своей взрывоопасностью.
  2. Экономичность получения этого продукта — стоит ли он тех затрат, которые будут затрачены на получения этого газа.

Получение газа Брауна

Генератор

ГенераторДавайте разберемся, откуда этот газ появляется. Есть устройство обзываемое генератором газа Брауна— предназначен он для получения того самого газа, о котором так активно рассуждает интернет сообщество. Данное изобретение позволило снизить затраты на производство водорода и значительно уменьшить количество вредных выбросов. Под действием переменного тока, вода расщепляется на самостоятельные составляющие, на два атома водорода НН и атом О (кислорода). Если выражаться научным языком, то этот метод называется — электролизом воды, в результате чего получается газ с химической формулой ННО.

Для того чтобы расщепить воду методом электролиза необходимо затратить 442,4 килокалории на Моль. В итоге из одного литра воды получится — 1866,6 литров гремучего газа. При сгорании водорода, вступившим в реакцию с кислородом, энергии возвращается в

3,8 раза больше, чем было затрачено на его получение. Добывая водород таким способом, можно использовать его для энергообеспечения зданий и сооружений.

У многих сограждан наслышавшись о такой системе, возникают вопросы:

  1. Возможно ли «гремучку» применить для отапливание дома?
  2. Сколько выделяется при электролизе — газа Брауна?
  3. Как будет происходить процесс горения?
  4. Есть ли на Российском и Зарубежном рынке — готовое запатентованное устройство, которое будет преобразовывать воду в «гремучку»?
  5. Конечно же, еще многих волнует вопрос — экономичность и безопасность такой системы.

Отопление домов газом Брауна на сегодняшний момент, в силу своей новизны, еще не приобрело широкого применения. Производители водородных котлов, только начинают набирать свои обороты в изготовлении и поставках их на Российский и Западный рынки.

Газ Брауна и автомобили

Газ брауна

Газ браунаНа сегодняшний момент, генераторы газа Брауна, активно используются на рынке автолюбителей. Все мы знаем, что топливо в двигателе внутреннего сгорания сгорает не эффективно. В двигателе авто сгорает лишь
40% топлива,
а остальные 60%, можно сказать, улетают в воздух. Эта система дает сильный прирост мощности двигателя, что позволяет экономить бензин, а также снижает количество вредных выбросов в атмосферу, что благоприятно сказывается на нашей экологии. К сожалению, на сегодняшний день водородные генераторы, практически, можно использовать только для автомобилей. Для системы отопления, промышленные выпускаемые генераторы, использовать нельзя. Они для этого еще плохо приспособлены и не до конца разработаны. Да еще выбор в магазинах очень скуден и невелик.

Генератор газа Брауна своими руками

Но откуда тогда пошел слух, что газ Брауна можно использовать для отопления?! А это непросто слух, а уже доказанный факт, как многие наши сограждане устанавливают самодельные генераторы газа Брауна, у себя в частных домах, в гаражных кооперативах.

Генератор газа

Генератор газаВсеобщий интерес к генераторам газа Брауна, продолжает набирать обороты. Существует большое количество людей, которые планируют или уже собирают своими руками водородные генераторы для котла. Цена на них, мягко говоря, слегка завышена, коэффициент полезного действия (КПД) редко превышает 50% и никогда не превышает даже 90%. На сегодняшний день есть только одно верное решение. Этот генератор необходимо будет сделать самому, для того, чтобы он работал эффективно, с КПД более единицы.

Потребители, которые уже опробовали такую систему для отапливания своих домов, отмечают положительную динамику при использовании данной системы.

Генератор газа Брауна можно собрать несколькими способами. Для того чтобы собрать такую установку в домашних условиях, необходимо приобрести некоторые комплектующие.

Емкость для дистиллированной воды. Вода будет подаваться в герметичную конструкцию с диэлектриком, где располагается комплект собранных нержавеющих пластин, примыкающих друг к другу через изолятор. На нержавеющие пластины должно поступать напряжение

12 Вольт, при таком напряжении происходит распад воды на газы. Но наиболее результативный способ — это подача переменного тока с определенной частотой от ШИМ генератора, где вместо постоянного тока используется переменный или импульсный ток, при этом эффективность установки резко возрастет.

Комплектующие приобретены, теперь начинаем все это собирать.

Для этого нам понадобятся: ​​

  • нержавеющие трубки разных диаметров или листовой нержавеющий металл;
  • шим регулятор с мощностью не меньше 30 А;
  • емкость для размещения этой конструкции;
  • для питания, необходим источник — 12 Вольт.

Как работает собранная конструкция?

На Шим подается напряжение, регулятор образует напряжение с необходимой частотой. От того какая будет частота, зависит плодотворность выработки газа. Затем напряжение подается на нержавеющие трубки или пластины, в которых находится вода. В них, под действием тока, выделяется «гремучка». Далее она поступает по гибким трубкам в емкость осушителя. А уже из осушителя, газ подается в

контур подачи воздуха.

Такую установку можно применять для отапливания: гаражных кооперативов, загородных домов, все зависит от полета вашей фантазии. Чтобы применить данную установку для отапливания дома, нужно переделать твердотопливный котел или газовый, под газ Брауна. Если вы все-таки надумаете собирать и активно использовать данную самодельную установку, то вы получите дешевое топливо. И экологически чистый продукт, который не загрязняет воздух. При сборке генератора газа Брауна, у вас будут возникать вопросы. Здесь мы ответим на наиболее часто задаваемые вопросы.

Какую воду использовать, обычную водопроводную или дистиллированную?

Можно использовать водопроводную воду, если в ней нет тяжелых металлов или дистиллированную. Но лучший эффект достигается при использовании раствора гидроксида натрия, добавленного в дистиллированную воду. Необходимо соблюсти пропорцию, на десять литров воды нужно добавить одну столовую ложку гидроксида натрия и тщательно размешать.

Какой металл использовать?

В разных пособиях и руководствах, пишут о том, что необходимо использовать только

редкие металлы.

Вас вводят в заблуждение. Можно использовать любую нержавеющую сталь. Самые хорошие результаты при работе со сталью, показала ферромагнитная сталь, которая не притягивает частицы ненужного мусора. Еще один важный момент, главное, при выборе металла, отдать предпочтение нержавеющей стали, и чтобы она не была подвержена окислению.

Насколько долговечны пластины электродов?

Менять пластины на новые нет надобности, так как при работе они совсем не разрушаются.

Что нужно сделать, чтобы подготовить пластины для электродов? И как правильно это сделать?

В первую очередь, перед сборкой пластин их необходимо очень тщательно промыть в мыльном растворе, а потом обработать их поверхность спиртосодержащим веществом (водкой или спиртом). Электролизер некоторое время необходимо «погонять», периодически заменяя грязную воду, на чистую. Продолжаем до тех пор, пока вода не вымоет всю грязь. Если вода будет достаточно чистая, то установка нагреваться не будет.

Если вы собрали электролизер правильно, то при его использовании вода и пластины нагреваться не будут. Важно не перегревать электролизер выше 65 градусов. Если температура поднимется выше указанной температуры, то к пластинам пристанет грязь, металлы с минералами. И их придется удалять при помощи наждачной бумаги или заменять их на новые.

Что такое газ Брауна? Газ Брауна для отопления дома

Прошло то время, когда частный дом можно было отопить одним способом – русской печью. Сегодня цивилизация добралась и до владельцев загородной недвижимости. Теперь человек имеет возможность обустроить свой дом таким образом, чтобы жизнь в нём была комфортной и удобной. Можно попытаться реализовать замысел еще и более современными способами, которые сегодня являются весьма спорными.

брауна газ

Варианты отопления

Усовершенствованные материалы и технологии позволяют оборудовать систему отопления разными способами, ведь в роли теплоносителя может выступить:

  • антифриз;
  • пар;
  • вода;
  • газообразное вещество.

Выбор достаточно обширен, поэтому, ознакомившись с плюсами и минусами каждого варианта, можно подобрать для себя оптимальный. Газ Брауна, например, тоже используется сегодня в системе отопления. Он еще известен под названиями зеленый газ, оксигидроген или коричневый газ.

газ брауна

Что собой представляет газ Брауна

Для того чтобы определиться с тем, что собой представляет этот газ, необходимо немного углубиться в теорию. Описываемое вещество представляет собой гремучий газ без запаха и цвета, который состоит из одной части кислорода и двух частей газообразного водорода.

Сегодня отопление жилища водородом считается ноу-хау, которое не нашло широкого распространения, но уже успело привлечь внимание потребителей и завоевать их признание. Однако и по сей день ведутся дискуссии на тему того, целесообразно ли использовать такой метод для системы отопления.

Споры крутятся возле двух вопросов, в качестве одного из них выступает безопасность. Некоторые подчеркивают, что водород отличается взрывоопасностью. Второй вопрос выражен в экономичности получения продукта. Существуют сомнения на тот счет, стоит ли газ Брауна затрат, которые идут на его получение.

генератор газа брауна

Вывод

Газ Брауна для отопления дома – это смесь кислорода и свободного водорода, которая получается из воды методом электролитической реакции. Вода, формула которой известна даже детям, представляет собой окисленный водород.

Химические элементы в составе по отдельности активны, а водород отлично горит и считается энергоносителем. Кислород поддерживает горение. Именно поэтому данная идея, заключающаяся в расщеплении дешевой воды, столь популярна сегодня.

газ брауна своими руками

Получение газа Брауна для отопления

Для того чтобы разобраться, откуда получается описываемый газ, необходимо рассмотреть устройство, называемое генератором. Оно используется для получения газа, который столь активно обсуждается сегодня многими специалистами. Это изобретение обеспечивает снижение затрат на получение водорода и уменьшает объем вредных выбросов.

Вода расщепляется под воздействием переменного тока, в результате получаются самостоятельные составляющие. Генератор газа Брауна позволяет расщепить воду, для чего необходимо затратить 442,4 килокалории на моль. Это указывает на то, что из 1 л воды можно получить 1866,6 л гремучего газа. Вступая в реакцию с кислородом, водород возвращает энергии больше в 3,8 раза по сравнению с затратами на его получение.

Если получать водород по такой технологии, то его можно использовать для энергообеспечения сооружений и зданий. Отопление газом Брауна сегодня еще не столь распространено, ведь этот подход довольно новый. Производство водородных котлов лишь только набирает свою популярность, а на западных и российских рынках такая продукция только начинает появляться.

отопление газом брауна

Изготовление генератора своими руками

Газ Брауна своими руками можно получить, собрав генератор. Стоимость такого оборудования завышена, а КПД редко превышает 50 %. Для проведения работ необходимо приобрести некоторые комплектующие, среди них следует выделить емкость, куда будет заливаться дистиллированная вода. Она станет поступать в герметичную емкость с диэлектриком, где находится комплект нержавеющих пластин. Они должны соединяться друг с другом через изолятор.

На нержавеющие пластины необходимо подать напряжение в 12 В, это позволит добиться распада жидкости на газы. Но наиболее результативным способом станет подача переменного тока с некоторой частотой от генератора. В этом случае взамен постоянного тока можно использовать импульсный или переменный, добившись повышения эффективности работы установки. А для сборки этой конструкции понадобятся:

  • нержавеющие трубки разных диаметров;
  • шим-регулятор;
  • емкость.

Следует позаботиться о наличии листовой нержавеющей стали.

получение газа брауна

Как работает конструкция

Описываемое изобретение Брауна, газ которое позволяет получить, работает по определенному алгоритму. При работе генератора напряжение подается на шим, а регулятор образует напряжение с нужной частотой. Эффективность выработки газа будет зависеть от частоты.

Напряжение далее подается на нержавеющие трубки или пластины, где находится вода. Под действием тока в них выделяется гремучка. Она по гибким трубкам поступает в емкость осушителя, из которого проходит в контур подачи воздуха. Такое изобретение Брауна, газ которое позволяет получить, можно использовать для отопления:

  • загородных домов;
  • гаражных кооперативов;
  • других помещений.

Для использования такого прибора необходимо переделать газовый или твердотопливный котел. Использовать для агрегата можно водопроводную воду, если в ней не содержится тяжелых металлов. Лучшего эффекта можно добиться, используя раствор гидроксида натрия, который добавляется в дистиллированную воду. На 10 л воды понадобится 1 столовая ложка гидроксида натрия.

газ брауна для отопления дома

Рекомендации специалиста по изготовлению генератора

Получение газа Брауна может вестись методом использования самостоятельно изготовленного генератора. Многие домашние мастера задаются вопросом о том, какой металл в процессе сборки необходимо использовать. Некоторые полагают, что можно применять лишь редкие металлы.

Специалисты утверждают, что можно запастись любой нержавеющей сталью. Отличных результатов можно добиться, если использовать ферромагнитную сталь, она не притягивает частицы мусора. При выборе металла лучше отдать предпочтение нержавейке, ведь она не подвергается окислению.

Если вас интересует вопрос о том, сколько готовы прослужить пластины электродов, то вы должны знать о том, что менять их нет необходимости, ведь при работе они не разрушаются. Для подготовки перед сваркой их необходимо хорошо промыть в мыльном растворе, а после обработать спиртосодержащим веществом по типу водки. Если вы решили изготовить изобретение Брауна, газ которое позволяет получить, то необходимо будет некоторое время погонять электролизер, заменяя грязную воду. Повторять эту процедуру нужно, пока вода не вымоет грязь. Если жидкость окажется достаточно чистой, то установка не будет перегреваться.

Когда сборка электролизера была осуществлена правильно, при его использовании пластины и вода не будут греться. Электролизер не следует нагревать больше, чем на 65°С. Если этот параметр выйдет за пределы нормы, то пластины будут покрываться грязью. Удаление придется осуществлять наждачной бумагой, а в качестве альтернативного решения выступает замена элементов на новые.

В качестве заключения: советы специалиста домашним мастерам

Изготавливая изобретение Брауна, газ которое позволит выработать, вы должны поместить в емкость с водой электроды. Чем больше площадь их поверхности, тем выше окажется производительность установки. Можно использовать стальные пластины, которые фиксируются к основанию из диэлектрика.

Электроды должны быть помещены в емкость, куда для улучшения реакции добавляется соль. Через крышку выводится трубка для газа, которая должна идти во второй сосуд. Его следует наполнить водой на 2/3. Вторая трубка из этой емкости подключается к горелке. На электроды напряжение подается от трансформатора, важно контролировать его мультиметром.

Ящик пандоры – Двигатель на воде или Что такое газ Брауна?

Все мы слышали о двигателях, где топливо – обычная вода. Вот только малопонятно как это работает. А оказывается, никакой мистики нет! Ни мистики, ни обмана.

Одна из возможностей – использование технологии, основанной на газе Брауна.


*

Газ Брауна, который часто обозначают как HHO (H × H — O) или гремучий газ (англ. Browns Gas, HHO gas, fire damp, detonating gas, oxyhydrogen gas) – это 2 части газообразного водорода и одна часть кислорода в определенном объеме.

Одни и те же элементы, и в одинаковых пропорциях, присутствуют в газе Брауна и в водяном паре, а еще, водород и кислород – промышленно выпускаемые газы – все это многообразие вносит некоторую путаницу в понимание, что такое газ Брауна. Попытаемся с этим разобраться.

Обычные кислород и водород, реализуемые в торговой сети или полученные обычными электролизерами, поставляются в виде O2 и H2. То есть, молекулы обоих газов имеют по два атома. Это более устойчивое состояние этих газов, чем когда отдельные атомы отделены (заряженные ионы), и каждый атом существует по отдельности.


Проблема с H2 и O2 как с горючими газами, в том, что до того, как они начнут реагировать, чтобы превратиться в H2O, они должны быть разложены на атомы H и O. Требуемая на это энергия составляет большую часть из той, которую Вы получите при их взаимодействии для получения H2O.

Что делает газ Брауна уникальным, и наиболее ценным, так это то, что он существует не в виде молекул H2 и O2. Здесь они в одноатомном состоянии (один атом на молекулу). В этом состоянии, когда водород сгорит (прореагирует с кислородом), энергии будет возвращено в 3,8 раза больше.

Однако наиболее важно отметить те результаты, которые получены при использовании газа Брауна в ДВС. Одноатомный водород является сверх-катализатором для различных видов топлива на основе углеводородов. Повышение мощности, пробега и более чистое горение (уменьшение вредных выбросов) зарегистрированы людьми, которые ввели газ Брауна во впускной коллектор.

Известно, что в двигателях внутреннего сгорания переработка топлива происходит неэффективно. В лучшем случае, сгорает только 40% топлива – дорогого и вредного для окружающей среды бензина или дизеля. Оставшиеся 60% успешно догорают в выхлопной трубе.

Подробные исследования по теме проводил Юл Браун, который построил демонстрационный автомобиль, и получил на свою разработку патент США с подтверждением эксперимента. Это устройство состоит из электролизера, циркулярного резервуара, оптимизатора, системы управления.

Способ выделения газа основывается на явлении электролиза воды. Установленный циркулярный резервуар предназначается для отделения газа от воды, он нужен также для снабжения газогенератора электролитом.

Подобные эксперименты проводились и в России. Так, профессор Г.В.Дудко испытывал двигатель внутреннего сгорания, который выглядел как гибрид карбюраторного двигателя и дизеля. Для запуска нужен был стакан бензина, после чего отключалось зажигание, в камеры сгорания подавалась обычная вода со специальными добавками. Она предварительно нагревалась и сильно сжималась.

Двигатель установили на лодке, и испытатели плавали на ней по Азовскому морю 2 дня, вместо бензина вливая воду из-за борта.

В генераторе газа Брауна химическая реакция электролиза протекает непосредственно в электролизере, после чего выделяется газ Брауна – водород и кислород. Задействован специальный электролит, который состоит из катализатора и дистиллированной воды.

Образовавшийся газ выходит из верхнего штуцера электролизёра по трубке, направляется он в отдельную емкость – водяной затвор. Он заходит снизу, очищается от пены, поднимается в виде газа над уровнем воды, следует через фильтр улавливания влаги, затем через обратный клапан в воздушный коллектор и оттуда в камеру сгорания.

В результате сгорания газа появляется сухой пар, который очищает клапаны и поршни от нагара, улучшает теплообмен, а это, в свою очередь, увеличивает ресурсы двигателя. На выхлопе получается водяной пар и кислород, каждый литр воды при этом расширяется на 1800 литров горючего газа, который и толкает устройство вперед. Кислород при этом берется из воды, которая используется для получения газа.

Замечания по газу Брауна:


  • На практике, даже лучшие электролизеры не производят чистый газ Брауна. Он практически всегда содержит некоторый процент молекул H2 и 02. Чем лучше электролизер, тем больший процент газа Брауна он будет вырабатывать.

  • Через время, заряженные ионы, H+ и O- будут соединяться в H2O, H2 и O2 молекулы, снижая этот процент газа Брауна. По этой причине газ Брауна является наилучшим решением в системах «газ по требованию».

  • При производстве газа Брауна электролизер не нагревается. Электричество для производства газа поглощается в реакции создания H+ и O- из H2O. Когда H+ и O- преобразуются в H2 и O2 молекулы, они отдают тепло. Это тепло может быть использовано как мера произведенного газа.

  • Газ Брауна будет иметь двойной объем для того же количества молекул Н2 и О2. Так происходит потому, что размер самих молекул значение не имеет, а имеет значение их количество, поскольку только количество молекул определяет объем газа. H2 и O2, имея 1/2 числа молекул, будут иметь 1/2 объем. Поэтому объем может быть использован как мера производительности по газу Брауна.

Тема газа Брауна уже известна в довольно широком кругу, но в то же время предстоит еще много изучить.

Дешевый водород и топливо из воды капилярным электроосмосом — Альтернативный взгляд Salik.biz

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.

- Salik.biz

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.

Перечень иллюстраций и краткие пояснения к ним приведены ниже. На рис. 1 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с переводом их в топливный газ посредством одного электрического поля. На рис.2 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с двумя источниками электрического поля (знакопостоянного электрического поля -для «холодного» испарения электроосмосом любой жидкости и второго импульсного(переменного) поля для дробления молекул испаренной жидкости и превращения ее в топливный газ. На рис. 3 упрощенно показанf блок-схема комбинированного устройства, которое в отличие от устройств(рис.1,2), обеспечивает еще и дополнительную электроактивацию испаряемой жидкости. На рис.4 приведены некоторые графики зависимости выходных полезных параметров (производительности) электроосмотического насоса- испарителя жидкостей (генератора горючего газа) от основных параметров устройств. На нем, в частности, показаны взаимосвязь производительности устройства от напряженности электрического поля и от площади капиллярной испаряемой поверхности. Названия рисунков и расшифровка элементов самих устройств дана в подрисуночных надписях к ним. Описание взаимосвязей элементов устройств и самой работы устройств в динамике даны ниже по тексту в соответствующих разделах статьи.

Рекламное видео:

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.

Поэтому создание и промышленное освоение высокоэффективной технологии электролиза расщепления воды на Н2 и О2 является уже давно одной из актуальных и приоритетных задач энергетики, экологии и транспорта. Еще более насущная и актуальная проблема энергетики состоит в газификации твердых и жидких углеводородных топлив, конкретнее в создании и внедрении энергетически малозатратных технологий получения горючих топливных газов из любых углеводородов, включая органические отходы. Тем не менее, несмотря на актуальность и простроту энергетической и экологической проблем цивилизации, они пока еще эффективно так и не решены. Так в чем же причины высоких энергозатрат и малой производительности известных технологий водородной энергетики? Об этом ниже.

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.

Упрощенные количественные оценки показывают, что механизм работы природных насосов-испарителей влаги у растений, и особенно у высоких деревьев, уникален по своей энергетической эффективности. Действительно, уже известно, и просто подсчитать, что природный насос высокого дерева (с высотой кроны порядка 40 м. и с диаметром ствола порядка 2 м.) перекачивает и испаряет кубометры влаги в сутки. Причем вообще без подвода извне тепловой и электрической энергии. Эквивалентная энергетическая мощность такого природного электрического насоса–испарителя воды, у этого обычного дерева по аналогии с применяемыми нами аналогичными по назначению традиционными устройствами в технике, насосов и электронагревателей -испарителей воды для произведения этой же работы составляет десятки киловатт. Такое энергетическое совершенство Природы пока нам трудно даже понять и пока сразу не под силу скопировать. А растения и деревья научилась эффективно делать эту работу миллионы лет назад вообще без подвода и трат применяемой нами повсюду электроэнергии.

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.

Другой высоковольтный электрод (5-1), электрически подключенный по входу, например, к «+» выводу источника поля 6, своим выходом механически и электрически присоединен к нижнему концу пористого материала, фитиля 3, почти на дне емкости 1. Для надежной электроизоляции электрод защищен от корпуса емкости 1 проходным электроизолятором 5-2 Заметим, что вектор напряженности данного электрического поля, подаваемого на фитиль 3 от блока 6 направлен вдоль оси фитиля -испарителя 3. Устройство дополнено также сборным газовым коллектором 7. По существу, устройство, содержащее блоки 3, 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1. Блок 6 позволяет регулировать напряженность знакопостоянного («+»,»-«) электрического поля от 0 до 30 кВ/см. Электрод 5 выполнен дырчатым или пористым для возможности пропускания через себя образуемого пара. В устройстве (рис.1) предусмотрена также техническая возможность изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности испарителя 4. В принципе для создания требуемой напряженности электрического поля вместо электрического блока 6 и электрода 5 можно использовать полимерные моноэлектреты /13/. В этом бестоковом варианте устройства водородного генератора его электроды 5 и 5-1 выполняют в виде моноэлектретов, имеющих разноименные электрические знаки. Тогда в случае применения таких устройств-электродов 5 и размещения их, как было пояснено выше, необходимость в специальном электрическом блоке 6 вообще отпадает.

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

Уже мои первые эксперименты на данной простейшей установке в 1986 г. показали, что «х

Производство водорода — Википедия

Электролизёр — оборудование для производства водорода из воды

Промышленное производство водорода — неотъемлемая часть водородной энергетики, первое звено в жизненном цикле употребления водорода. Водород практически не встречается на Земле в чистом виде и должен извлекаться из других соединений с помощью различных химических методов.

Разнообразие способов получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.

К ним относятся:[источник не указан 1630 дней]

В данный момент наиболее доступным и дешёвым процессом является паровая конверсия. Согласно прогнозам, она будет использоваться в начальной стадии перехода к водородной экономике для упрощения преодоления проблемы «курицы и яйца», когда из-за отсутствия инфраструктуры нет спроса на водородные автомобили, а из-за отсутствия водородных автомобилей не строится инфраструктура. В долгосрочной перспективе, однако, необходим переход на возобновляемые источники энергии, так как одной из главных целей внедрения водородной энергетики является снижения выброса парниковых газов. Такими источниками может быть энергия ветра или солнечная энергия, позволяющая проводить электролиз воды.

В 2019 г. в Германии началось строительство крупнейшей в мире установки по производству 1300 тонн водорода ежегодно методом электролиза.[1]

Производство водорода может быть сосредоточено на централизованных крупных предприятиях, что понижает себестоимость производства, но требует дополнительных расходов на доставку водорода к водородным автозаправочным станциям. Другим вариантом является маломасштабное производство непосредственно на специально оборудованных водородных автозаправочных станциях.

Производство водорода из различных источников сырья[править | править код]

На 2019 год в мире потребляется 75 млн тонн водорода, в основном в нефтепереработке и производстве аммиака. Из них более 3/4 производится из природного газа, для чего расходуется более 205 млрд м3 газа.[2] Почти все остальное получают из угля. Около 0,1 % (~100 тыс. тонн) вырабатывается электролизом. При производстве водорода в атмосферу поступает ~830 млн тонн CO2. Себестоимость водорода из природного газа оценивается в 1,5-3 доллара за 1 кг.

Из метана[править | править код]

Паровая конверсия с водяным паром при 1000 °C:

Ch5+h3O ⇄ CO+3h3{\displaystyle {\mathsf {CH_{4}+H_{2}O\ \rightleftarrows {}\ CO+3H_{2}}}}

Водород можно получать разной чистоты: 95-98 % или особо чистый. В зависимости от дальнейшего использования водород получают под различным давлением: от 1,0 до 4,2 МПа. Сырье (природный газ или легкие нефтяные фракции) подогревается до 350—400° в конвективной печи или теплообменнике и поступает в аппарат десульфирования. Конвертированный газ из печи охлаждается в печи-утилизаторе, где вырабатывается пар требуемых параметров. После ступеней высокотемпературной и низкотемпературной конверсии СО газ поступает на адсорбцию СО2 и затем на метанирование остаточных оксидов. В результате получается водород 95-98,5 % чистоты с содержанием в нем 1-5 % метана и следов СО и СО2..

В том случае, если требуется получать особо чистый водород, установка дополняется секцией адсорбционного разделения конвертированного газа. В отличие от предыдущей схемы конверсия СО здесь одноступенчатая. Газовая смесь, содержащая H2, CO2, CH4, H2O и небольшое количество СО, охлаждается для удаления воды и направляется в адсорбционные аппараты, заполненные цеолитами. Все примеси адсорбируются в одну ступень при температуре окружающей среды. В результате получают водород со степенью чистоты 99,99 %. Давление получаемого водорода составляет 1,5-2,0 МПа.

Также возможно каталитическое окисление кислородом:

2Ch5+O2⇄ 2CO+4h3{\displaystyle {\mathsf {2CH_{4}+O_{2}\rightleftarrows {}\ 2CO+4H_{2}}}}

Из угля[править | править код]

Пропускание паров воды над раскалённым углем при температуре около 1000 °C:

h3O+C ⇄ CO↑+h3↑{\displaystyle {\mathsf {H_{2}O+C\ \rightleftarrows {}\ CO\uparrow +H_{2}\uparrow }}}

Старейший способ получения водорода. Себестоимость процесса $2-$2,5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $1,50, включая доставку и хранение.

Электролиз[править | править код]

Электролиз водных растворов солей:

2NaCl+2h3O → 2NaOH+Cl2↑+h3↑{\displaystyle {\mathsf {2NaCl+2H_{2}O\ {\xrightarrow {}}\ 2NaOH+Cl_{2}\uparrow +H_{2}\uparrow }}}

Электролиз водных растворов гидроксидов активных металлов (преимущественно, гидроксида калия)[3]

2h3O→4e−2h3↑+O2↑{\displaystyle {\ce {2h3O ->[4e^{-}] 2h3 ^ + O2 ^}}}

Кроме того, существует промышленная технология электролиза химически чистой воды, без применения каких-либо добавок. Фактически, устройство представляет собой обратимый топливный элемент с твёрдой полимерной мембраной[3].

Из биомассы[править | править код]

Водород из биомассы получается термохимическим, или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500°-800° (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H2, CO и CH4.

Себестоимость процесса $5-$7 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение до $1,0-$3,0.

В биохимическом процессе водород вырабатывают различные бактерии, например, Rodobacter speriodes.

Возможно применение различных энзимов для ускорения производства водорода из полисахаридов (крахмал, целлюлоза), содержащихся в биомассе. Процесс проходит при температуре 30° Цельсия при нормальном давлении. Себестоимость процесса около $2 за кг.

Из цепочки сахар-водород-водородный топливный элемент можно получить[4] в три раза больше энергии, чем из цепочки сахар-этанол-двигатель внутреннего сгорания.

Из мусора[править | править код]

Разрабатываются различные новые технологии производства водорода. Например, в октябре 2006 года Лондонское Водородное Партнёрство опубликовало исследование (недоступная ссылка) о возможности производства водорода из муниципального и коммерческого мусора. Согласно исследованию, в Лондоне можно ежедневно производить 141 тонну водорода как пиролизом, так и анаэробным сбраживанием мусора. Из муниципального мусора можно производить 68 тонн водорода.

141 тонны водорода достаточно для работы 13750 автобусов с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде. В Лондоне в настоящее время эксплуатируется более 8000 автобусов.

Химическая реакция воды с металлами[править | править код]

В 2007 году Университет Purdue (США) разработал метод производства водорода из воды при помощи алюминиевого сплава.

Сплав алюминия с галлием формируется в пеллеты. Пеллеты помещают в бак с водой. В результате химической реакции производится водород. Галлий препятствует образованию оксидной пленки на поверхности алюминия, тормозящую процесс окисления алюминия. В результате реакции создаётся водород и оксид алюминия.

Из одного фунта (≈453 г) алюминия можно получать более 2 кВт·ч энергии от сжигания водорода и более 2 кВт·ч тепловой энергии во время реакции алюминия с водой. В будущем, при использовании электроэнергии атомных реакторов 4-го поколения, себестоимость водорода, получаемого в ходе реакции, станет эквивалента цене бензина $3 за галлон (≈3,8 л).

Автомобиль среднего размера с двигателем внутреннего сгорания с 350 фунтами (158 кг) алюминия на борту может проехать 350 миль (560 км). В будущем стоимость такой поездки составит $63 (0,11 $/км), включая стоимость восстановления оксида алюминия на атомной электростанции 4-го поколения.[5]

С использованием водорослей[править | править код]

Учёные калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) 1999 году обнаружили[6], что если водорослям не хватает кислорода и серы, то процессы фотосинтеза у них резко ослабевают, и начинается бурная выработка водорода.

Водород может производить группа зелёных водорослей, например, Chlamydomonas reinhardtii. Водоросли могут производить водород из морской воды, или канализационных стоков.

Домашние системы производства водорода[править | править код]

Вместо строительства водородных заправочных станций водород можно производить в бытовых установках из природного газа, или электролизом воды. Honda испытывает свою бытовую установку под названием Домашняя энергетическая станция Honda. Установка в бытовых условиях производит водород из природного газа. Часть водорода используется в топливных элементах для производства тепловой и электрической энергии для дома. Оставшаяся часть водорода используется для заправки автомобиля.

Британская компания ITM Power Plc разработала и испытала в 2007 г. бытовой электролизёр для производства водорода. Водород производится ночью, что позволит сгладить пики потребления электроэнергии. Электролизер мощностью 10 кВт производит из воды водород, и хранит его под давлением 75 бар. Произведённого водорода достаточно для 40 км пробега битопливного (водород/бензин) Ford Focus. Компания планирует начать производство бытовых электролизеров в начале 2008 года. ITM Power уже достигла уровня себестоимости электролизеров $164 за 1кВт.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *