ALAMBIK-ALFA

Essai

La validité des principes de base qui sous-tendent le développement d'une méthode fondamentalement nouvelle de production d'hydrogène à partir de l'eau en utilisant l'énergie cinétique et thermique est démontrée. La conception d'un générateur électrohydrogène (EVG) a été développée et testée. Lors d'essais utilisant un électrolyte d'acide sulfurique à une vitesse de rotor de 1 500 tr/min, l'électrolyse de l'eau et la libération d'hydrogène (6...8 % en volume) ont commencé dans des conditions de fuite d'air de l'environnement.

Une analyse du processus de décomposition de l'eau en oxygène et hydrogène sous l'influence de la force centrifuge dans le générateur a été réalisée. Il a été établi que l'électrolyse de l'eau dans un générateur centrifuge se produit dans des conditions sensiblement différentes de celles existant dans les électrolyseurs classiques :

Augmenter la vitesse de mouvement et la pression le long du rayon de l'électrolyte en rotation

La possibilité d'une utilisation autonome des EVG ne pose pas de problèmes de stockage et de transport de l'hydrogène.

Introduction

Les tentatives faites au cours des 30 dernières années pour appliquer des cycles thermochimiques afin de décomposer l'eau en utilisant une énergie thermique moins coûteuse pour des raisons techniques n'ont pas donné de résultat positif.

La technologie permettant de produire de l'hydrogène relativement bon marché à partir de l'eau en utilisant de l'énergie provenant de sources renouvelables et d'obtenir de l'eau à nouveau lors d'un traitement ultérieur en tant que déchet respectueux de l'environnement (par combustion dans des moteurs ou lors de la production d'électricité dans des piles à combustible) semblait être une chimère, mais avec l'introduction d'un La mise en pratique du générateur d'hydrogène électrique centrifuge ( EVG) deviendra une réalité.

EVG est conçu pour produire un mélange oxygène-hydrogène à partir de l'eau en utilisant l'énergie cinétique et thermique. Un électrolyte chauffé est versé dans un tambour rotatif dans lequel, pendant la rotation, à la suite du processus électrochimique naissant, l'eau se décompose en hydrogène et en oxygène.

Modèle du processus de décomposition de l'eau dans un champ centrifuge

Un électrolyte chauffé est versé dans un tambour rotatif dans lequel, pendant la rotation, à la suite du processus électrochimique naissant, l'eau se décompose en hydrogène et en oxygène. EVG décompose l'eau en utilisant l'énergie cinétique d'une source externe et l'énergie thermique d'un électrolyte chauffé.

En figue. La figure 1 montre un diagramme du mouvement des ions, des molécules d'eau, des électrons, des molécules d'hydrogène et d'oxygène gazeux pendant le processus électrochimique d'électrolyse de l'eau dans un électrolyte acide (on suppose que la répartition des molécules dans le volume de l'électrolyte est influencé par le poids moléculaire des ions μ). Lorsque l'acide sulfurique est ajouté à l'eau et agité, une répartition réversible et uniforme des ions se produit dans le volume :

H 2 SO 4 =2H + +SO 4 2-, H + +H 2 O=H 3 O +.

(1)

La solution reste électriquement neutre. Les ions et les molécules d'eau participent aux mouvements browniens et autres. Lorsque le rotor commence à tourner sous l’influence de la force centrifuge, les ions et les molécules d’eau se séparent en fonction de leur masse. Les ions plus lourds SO 4 2- (μ=96 g/mol) et les molécules d'eau H 2 O (μ=18 g/mol) sont dirigés vers la jante du rotor. À mesure que les ions s’accumulent près du bord et forment une charge rotative négative, un champ magnétique se forme. Les ions positifs plus légers H 3 O + (μ=19 g/mol) et les molécules d'eau (μ=18 g/mol) sont déplacés par les forces d'Archimède vers l'arbre et forment une charge positive tournante, autour de laquelle son propre champ magnétique se forme. On sait que le champ magnétique exerce une force sur les ions négatifs et positifs proches qui ne sont pas encore impliqués dans les zones de charge proches du rotor et de l’arbre. L'analyse de l'effet de force du champ magnétique formé autour de ces ions montre que les ions chargés négativement DONC 4 2- sont pressés contre la jante par une force magnétique, augmentant sur eux l'effet de la force centrifuge, ce qui conduit à l'activation de leur accumulation au niveau de la jante.

La force d'un champ magnétique sur les ions chargés positivement H3O+ renforce l'action de la force d'Archimède, ce qui conduit à l'activation de leur déplacement vers l'arbre.

Les forces électrostatiques de répulsion de charges similaires et d'attraction de charges différentes empêchent l'accumulation d'ions au niveau de la jante et de la tige.

A proximité du puits, la réaction de réduction de l'hydrogène commence au potentiel zéro de la cathode de platine φ + =0 :

Cependant, la réduction de l'oxygène est retardée jusqu'à ce que le potentiel anodique atteigne φ - = -1,228 V. Après cela, les électrons de l'ion oxygène peuvent se déplacer vers l'anode en platine (la formation de molécules d'oxygène commence) :

2O - - 2e=O 2.

(4)

L'électrolyse commence, les électrons commencent à circuler à travers le conducteur de courant et les ions SO 4 2- commencent à circuler à travers l'électrolyte.

Les gaz résultants, l'oxygène et l'hydrogène, sont évacués par la force d'Archimède dans une zone de basse pression près du puits, puis sont évacués par des canaux aménagés dans le puits.

Le maintien du courant électrique dans un circuit fermé et des réactions thermochimiques très efficaces (1-4) sont possibles si un certain nombre de conditions sont remplies.

La réaction endothermique de décomposition de l’eau nécessite un apport constant de chaleur à la zone de réaction.

De la thermodynamique des processus électrochimiques, on sait [2,3] que pour la décomposition d'une molécule d'eau, il est nécessaire de fournir de l'énergie :

.

Les physiciens admettent que la structure de l'eau, même dans des conditions normales, malgré des études à long terme, n'a pas encore été déchiffrée.

La chimie théorique existante présente de sérieuses contradictions avec l'expérience, mais les chimistes hésitent à rechercher les causes de ces contradictions et ignorent les questions qui se posent. Les réponses à ces questions peuvent être obtenues à partir des résultats de l'analyse de la structure de la molécule d'eau. C'est ainsi que cette structure se présente au stade actuel de sa connaissance (voir Fig. 2).

On pense que les noyaux de trois atomes d'une molécule d'eau forment un triangle isocèle avec à la base deux protons appartenant à des atomes d'hydrogène (Fig. 3A), l'angle entre les axes H-O est α = 104,5 o.

Ces informations sur la structure de la molécule d'eau ne suffisent pas pour répondre aux questions qui se sont posées et résoudre les contradictions identifiées. Elles découlent d'une analyse des énergies des liaisons chimiques dans une molécule d'eau, ces énergies doivent donc être représentées dans sa structure.

Il est tout à fait naturel que dans le cadre des idées physiques et chimiques existantes sur la structure de la molécule d'eau et le processus de son électrolyse pour produire de l'hydrogène moléculaire, il soit difficile de trouver des réponses aux questions posées, c'est pourquoi l'auteur propose ses propres modèles. de la structure de la molécule.

Les résultats des calculs et des expériences montrés dans les résultats montrent la possibilité d'obtenir de l'énergie supplémentaire à partir de l'électrolyse de l'eau, mais pour cela il est nécessaire de créer les conditions pour la réalisation de cette possibilité.

Il est à noter que l'électrolyse de l'eau dans l'EVG se déroule dans des conditions sensiblement différentes (et peu étudiées) des conditions de fonctionnement des électrolyseurs industriels. La pression près de la jante approche 2 MPa, la vitesse périphérique de la jante est d'environ 150 m/s, le gradient de vitesse au niveau de la paroi en rotation est assez important, et en plus de cela, il existe des champs magnétiques électrostatiques et assez puissants. La direction dans laquelle ΔH o, ΔG et Q changeront dans ces conditions est encore inconnue.

La description théorique du processus d'hydrodynamique électromagnétique dans un électrolyte électrolytique pose également un problème complexe.

Au stade de l'accélération électrolytique, l'interaction visqueuse des ions et des molécules d'eau neutres doit être prise en compte sous l'influence de la force centrifuge qui déplace les composants plus légers de la force d'Archimède, la répulsion électrostatique mutuelle d'ions similaires à mesure qu'ils se rapprochent dans le processus de formation de régions chargées, l'effet de la force magnétique de ces régions sur le mouvement des ions chargés vers les charges.

Pendant un mouvement constant, lorsque l'électrolyse a commencé, dans le milieu en rotation, il y a un mouvement radial actif des ions (courant ionique) et des bulles flottantes du gaz résultant, leur accumulation près de l'arbre du rotor et leur évacuation vers l'extérieur, séparation de l'oxygène paramagnétique et de l'hydrogène diamagnétique. dans le champ magnétique, fourniture (élimination) des portions requises d'électrolyte et connexion des ions entrants au processus de séparation des charges.

Dans le cas le plus simple d'un liquide incompressible isolé adiabatiquement en présence d'ions chargés positivement et négativement et de molécules neutres, ce processus peut être décrit (pour l'un des composants) sous la forme suivante [9] :

1. Équations de mouvement fournies à la limite extérieure (r=R, V-V pom) :

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

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

où V est la vitesse de déplacement du milieu, H est l'intensité du champ magnétique, U=V+H/(4× p × r) 0,5, W=V-H/(4× p × r) 0,5, Ф=P/ r +(U-W) 2 /8, P - pression, r - densité du milieu, n, n m - viscosité cinématique et « magnétique », a =(n +n m)/2, b =(n -n m)/2 .

2. Equations de continuité fluide et de fermeture des lignes de champ magnétique :

3. Équation du potentiel du champ électrostatique :

4. Les équations de la cinétique des réactions chimiques décrivant le processus de transformation des substances (type (1.3)) peuvent être décrites :

dC a /dτ=v·(C o.a -C a)/V e -r a ,

où C a est la concentration du produit de la réaction chimique A (mol/m 3),

v est la vitesse de son déplacement, V e est le volume d'électrolyte,

r a est le taux de transformation des réactifs en produit d'une réaction chimique,

C o.a est la concentration de réactifs fournis à la zone de réaction.

A l'interface métal-électrolyte, il est nécessaire de prendre en compte la cinétique des processus d'électrodes. Certains processus accompagnant l'électrolyse sont décrits en électrochimie (conductivité électrique des électrolytes, acte d'interaction chimique lors de la collision de composants chimiquement actifs, etc.), mais il n'existe pas encore d'équations différentielles unifiées pour les processus considérés.

5. Le processus de formation de la phase gazeuse à la suite de l'électrolyse peut être décrit à l'aide d'équations d'état thermodynamiques :

yk =f(x 1 ,x 2 ,….x n ,T),

où y k sont les paramètres internes de l'état (pression, température T, volume spécifique (molaire)), x i sont les paramètres externes des forces externes avec lesquelles le milieu interagit (la forme du volume de l'électrolyte, le champ de force centrifuge et magnétique forces, conditions à la frontière), mais le processus de mouvement des bulles dans un fluide en rotation a jusqu'à présent été peu étudié.

Il convient de noter que les solutions du système d'équations différentielles donné ci-dessus n'ont jusqu'à présent été obtenues que dans quelques cas simples.

L'efficacité de fonctionnement de l'EVG peut être obtenue à partir du bilan énergétique en analysant toutes les pertes.

Lorsque le rotor tourne à une vitesse constante avec un nombre de tours suffisant, la puissance du moteur N d est dépensée pour :
vaincre la traînée aérodynamique du rotor N a ;
pertes par frottement dans les roulements d'arbre N p ;
pertes hydrodynamiques N gd lors de l'accélération de l'électrolyte entrant dans le rotor, son frottement contre la surface interne des pièces du rotor, surmontant le mouvement inverse des bulles de gaz formées lors de l'électrolyse vers l'arbre (voir Fig. 1), etc.
polarisation et pertes ohmiques N om lorsque le courant circule dans un circuit fermé pendant le processus d'électrolyse (voir Fig. 1) ;
recharger le condensateur N k formé de charges positives et négatives ;
électrolyse Nw.

Après avoir estimé l'ampleur des pertes attendues, il est possible de déterminer à partir du bilan énergétique la part d'énergie N que nous avons dépensée pour la décomposition de l'eau en oxygène et hydrogène :

N w =N d –N a -N p -N gd -N om -N k .

En plus de l'électricité, il est nécessaire d'ajouter de la chaleur d'une puissance de N q = N we × Q/D H o au volume de l'électrolyte (voir expression (6)).

La puissance totale dépensée pour l’électrolyse sera alors :

Nw =Nwe +Nq.

L'efficacité de production d'hydrogène dans un EVG est égale au rapport de l'énergie utile de l'hydrogène N w à l'énergie dépensée dans le moteur N d :

h =N w ּк /N d

Où À prend en compte l'augmentation encore inconnue des performances de l'EHG sous l'influence des forces centrifuges et d'un champ électromagnétique.

L'avantage incontestable de l'EVG est la possibilité de son utilisation autonome, lorsqu'il n'y a pas besoin de stockage et de transport à long terme de l'hydrogène.

Résultats des tests EVG

À ce jour, des tests réussis de deux modifications de l'EVG ont été effectués, confirmant la validité du modèle développé du processus d'électrolyse et les performances du modèle EVG fabriqué.

Avant les tests, la possibilité d'enregistrer l'hydrogène a été testée à l'aide de l'analyseur de gaz AVP-2, dont le capteur ne réagit qu'à la présence d'hydrogène dans le gaz. L'hydrogène libéré lors de la réaction chimique active Zn+H 2 SO 4 =H 2 +ZnSO 4 a été fourni à AVP-2 à l'aide d'un compresseur à vide DS112 à travers un tube de chlorure de vinyle d'un diamètre de 5 mm et d'une longueur de 5 m. Au niveau de fond initial des lectures V o =0,02% vol. AVP-2, après le début de la réaction chimique, la teneur volumétrique en hydrogène a augmenté jusqu'à V = 0,15 % vol., ce qui a confirmé la possibilité de détecter du gaz dans ces conditions.

Lors d'essais effectués du 12 au 18 février 2004, une solution d'acide sulfurique (concentration 4 mol/l), chauffée à 60 o C, a été versée dans le boîtier du rotor, chauffant le rotor à 40 o C. Les résultats d'études expérimentales ont montré ce qui suit:

1. En faisant tourner l'électrolyte (concentration 4 mol/l) par force centrifuge, il a été possible de séparer des ions positifs et négatifs de poids moléculaires différents et de former des charges dans des zones espacées les unes des autres, ce qui a conduit à l'émergence d'une différence de potentiel. entre ces zones suffisante pour commencer l'électrolyse lorsque le courant est fermé dans un circuit électrique externe.

2. Après que les électrons ont surmonté la barrière de potentiel à l’interface métal-électrolyte à la vitesse du rotor n=1 000...1 500 tr/min, l’électrolyse de l’eau a commencé. À 1 500 tr/min, l'analyseur d'hydrogène AVP-2 a enregistré un rendement en hydrogène de V=6...8 % vol. dans des conditions de fuite d’air de l’environnement.

3. Lorsque la vitesse a diminué jusqu'à 500 tr/min, l'électrolyse s'est arrêtée et les lectures de l'analyseur de gaz sont revenues aux valeurs initiales V 0 =0,02...0,1 % vol. ; avec une augmentation de la vitesse jusqu'à 1500 tr/min, la teneur volumétrique en hydrogène a de nouveau augmenté jusqu'à V = 6...8 % vol.

À une vitesse de rotor de 1 500 tr/min, le rendement en hydrogène a été multiplié par 20 avec une augmentation de la température de l'électrolyte de t=17 o à t=40 o C.

Conclusion

1. Une installation a été proposée, fabriquée et testée avec succès pour tester la validité de la nouvelle méthode proposée de décomposition de l'eau dans un domaine de forces centrifuges. Lorsque l'électrolyte d'acide sulfurique (concentration 4 mol/l) tournait dans un champ de forces centrifuges, des ions positifs et négatifs de différents poids moléculaires se séparaient et des charges se formaient dans des zones espacées les unes des autres, ce qui conduisait à l'émergence d'un potentiel. différence entre ces zones suffisante pour commencer l'électrolyse lors de la fermeture du courant dans un circuit électrique externe. Le début de l'électrolyse a été enregistré à la vitesse du rotor n = 1000 tr/min.
   À 1 500 tr/min, l'analyseur d'hydrogène gazeux AVP-2 a montré la libération d'hydrogène dans un pourcentage volumique de 6...8 % en volume.
2. Le processus de décomposition de l'eau a été analysé. Il est démontré que sous l'influence d'un champ centrifuge dans un électrolyte en rotation, un champ électromagnétique peut apparaître et une source d'électricité peut se former. A certaines vitesses du rotor (après avoir surmonté la barrière de potentiel entre l'électrolyte et les électrodes), l'électrolyse de l'eau commence. Il a été établi que l'électrolyse de l'eau dans un générateur centrifuge se produit dans des conditions sensiblement différentes de celles existant dans les électrolyseurs classiques :
   - augmenter la vitesse de déplacement et la pression le long du rayon de l'électrolyte en rotation (jusqu'à 2 MPa) ;
   - influence active sur le mouvement des ions des champs électromagnétiques induits par les charges tournantes ;
   - absorption de l'énergie thermique de l'environnement.
   Cela ouvre de nouvelles possibilités pour augmenter l’efficacité de l’électrolyse.
3. Actuellement, le développement du prochain modèle EHG plus efficace est en cours avec la capacité de mesurer les paramètres du courant électrique généré, le champ magnétique émergent, de contrôler le courant pendant le processus d'électrolyse, de mesurer la teneur volumétrique de l'hydrogène en sortie, sa partie pression, température et débit. L'utilisation de ces données ainsi que de la puissance électrique du moteur déjà mesurée et de la vitesse du rotor permettra :
   - déterminer l'efficacité énergétique de l'EVG ;
   - développer une méthodologie de calcul des principaux paramètres dans les applications industrielles ;
   - définir les moyens de son amélioration ultérieure ;
   - découvrir l'influence encore peu étudiée des hautes pressions, vitesses et champs électromagnétiques sur l'électrolyse.
4. L'installation industrielle peut être utilisée pour produire de l'hydrogène carburant pour alimenter des moteurs à combustion interne ou d'autres installations énergétiques et thermiques, ainsi que de l'oxygène pour les besoins technologiques de diverses industries ; obtenir du gaz détonant, par exemple, pour la technologie gaz-plasma dans plusieurs industries, etc.
5. L'avantage incontestable de l'EVG est la possibilité d'une utilisation autonome, lorsqu'il n'y a pas besoin de stockage et de transport à long terme techniquement complexes de l'hydrogène.
6. La technologie permettant de produire de l'hydrogène assez bon marché à partir de l'eau en utilisant de l'énergie thermique à faible potentiel et en libérant des déchets respectueux de l'environnement (de l'eau encore) lors de la combustion ultérieure semblait être une chimère, mais avec l'introduction de l'EVG dans la pratique, elle deviendra une réalité.
7. L'invention a obtenu le BREVET n° 2224051 en date du 20 février 2004.
8. Actuellement, le revêtement de l'anode et de la cathode, ainsi que de l'électrolyte, est en cours de brevet, ce qui permettra de décupler la productivité de l'électrolyse.

Liste des sources utilisées

1. Frish S.E., Timoreva A.I. Cours de physique générale, Tome 2, M.–L., 1952, 616 pp.
2. Krasnov K.S., Vorobiev N.K., Godnev I.N. et autres Chimie physique. Électrochimie. Cinétique chimique et catalyse, M., « Lycée », 2001, 219 p.
3. Shpilrain E.E., Malyshenko S.P., Kuleshov G.G. Introduction à l'énergie hydrogène, 1984,10.
4. Pountsev N.M. Propriétés physiques de la glace, de l'eau douce et de l'eau de mer, Thèse de doctorat, Mourmansk, 1995,
5. Kanarev F.M. Eau - nouvelles sources d'énergie, Krasnodar, 2000, 155s,
6. Zatsepin G.N. Propriétés et structure de l'eau, 1974, 167 pp.
7. Yavorsky B.M., Detlaf A.A. Manuel de physique, M., « Science », 1971, 939 p.
8. Économie de la production d'hydrogène non conventionnelle. Centre de recherche sur les systèmes électrochimiques et l'hydrogène, 2002, ingénieur, tamh, edutces/ceshr/center.
9. Analyseur d'hydrogène multifonctionnel portable AVP-2, Société Alfa BASSENS, Département de Biophysique, MIPT, M., 2003.

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tra. Cette technique a été évoquée plus haut dans le paragraphe sur la purification de l'hydrogène et du monoxyde de carbone CO. Même si à première vue cette méthode d’obtention d’hydrogène peut paraître séduisante, sa mise en œuvre pratique est assez compliquée.

Imaginons une telle expérience. Dans un récipient cylindrique sous le piston se trouve 1 kmol de vapeur d'eau pure. Le poids du piston crée une pression constante en cocj égale à 1 atm. La vapeur dans la cuve est chauffée à une température > 3000 K. Les valeurs de pression et de température indiquées ont été sélectionnées par le fabricant. mais à titre d'exemple.

S'il n'y a que des molécules H20 dans le récipient, alors la quantité d'énergie libre du système peut être déterminée à l'aide des tableaux TeD correspondants des propriétés dynamiques de l'eau et de la vapeur d'eau. Cependant, en fait, au moins une partie des molécules de vapeur d'eau subir une décomposition en ses éléments chimiques constitutifs, à savoir l'hydrogène et l'oxygène :

par conséquent, le mélange résultant contenant les molécules H20, H2 et 02 sera caractéristique. être caractérisé par une valeur d’énergie libre différente. Si toutes les molécules de vapeur d’eau se dissociaient, alors le récipient contiendrait un mélange gazeux contenant 1 kmol d’hydrogène et 0,5 kmol d’oxygène. La quantité d'énergie libre de ce mélange gazeux aux mêmes valeurs de pression (1 A et de température (3000 K) s'avère supérieure à la quantité d'énergie libre de vapeur d'eau pure. A noter que 1 kmol de vapeur d'eau était converti par 1 kmol d'hydrogène et 0,5 kmol d'oxygène, t soit la quantité totale de substance te : est A "oG)||(= 1,5 kmol. Ainsi, la pression partielle de l'hydrogène est égale à 1/1,5 atm, et la la pression partielle d'oxygène est de 0,5/1,5 atm. À toute température réaliste, la dissociation de l'eau n sera incomplète. Notons la fraction de molécules de changement dissociées par F. Ensuite, la quantité de vapeur d'eau (kmol) qui n'a pas été décomposée sera égale à (1 - F) (nous supposons qu'il y avait 1 kmol de vapeur d'eau dans le récipient). La quantité d'hydrogène formée (kmol) sera égale à F, et la quantité d'oxygène - F. Le mélange résultant aura la composition (l-F)n20 + FH2 + ^F02. Quantité totale de mélange gazeux (kmol) Riz. 8.8. Dépendance de l'énergie libre d'un mélange de vapeur d'eau, d'hydrogène et d'oxygène sur la fraction molaire de vapeur d'eau dissociée L'énergie libre d'un composant du mélange dépend de la pression selon la relation 8i = 8i +RTnp(, (41) où g - est l'énergie libre du ième composant du mélange pour 1 kilomol ftp et une pression de 1 atm (voir « Dépendance de l'énergie libre à la température au chapitre 7). La dépendance de l'énergie libre du mélange sur F, déterminée par l'équation (42) est représentée sur la Fig. 8.8. Comme le montre la figure, l'énergie libre d'un mélange de vapeur d'eau, d'oxygène et d'hydrogène à une température de 3000 K et une pression de 1 atm : minimum, si la fraction de molécules d'eau dissociées couple la composition 14,8%. A ce stade, la vitesse de la réaction inverse n, + - SU, -> H-,0 est égale à la vitesse 1 2 réaction directe H20 -» ​​​​​​H2 + - 02, c'est-à-dire que l'équilibre est établi. Pour déterminer le point d’équilibre, il faut trouver la valeur de F à torus SP11X a un minimum. d Gmjy -$ -$ 1 -$ -^ = - Ry2o + Ry2 + 2^o2 + Sh2o " Sn2 ~ 2 go2 La constante d'équilibre Kp dépend de la température et des coefficients stoechiométriques de l'équation de la réaction chimique. Valeur Kp pour la réaction H-0 -» H2 + ^02 diffère de la valeur de la réaction 2H20 -» ​​​​2H2 + 02. Dans ce cas, la constante d’équilibre ne dépend pas de la pression. En effet, si l'on se tourne vers la formule (48), on constate que les valeurs de l'énergie libre g* sont déterminées à une pression de 1 atm et ne dépendent pas de la pression dans le système. De plus, si la vapeur d'eau contient un mélange d'un gaz inerte, par exemple de l'argon, cela ne changera pas non plus la valeur de la constante d'équilibre, puisque la valeur de g"Ar est égale à a1*. La relation entre la constante d'équilibre Kp et la fraction de vapeur d'eau dissociée / peut être obtenue en exprimant les pressions partielles des composants du mélange en fonction de F, comme cela a été fait dans les formules (38), 39) et (40). A noter que ces formules ne sont valables que pour le cas particulier où la pression totale est de 1 atm. Dans le cas général, lorsqu'un mélange gazeux est à une pression arbitraire p, les pressions partielles peuvent être calculées à l'aide des relations suivantes : Comme il ressort des informations ci-dessus, la réaction thermique directe de l'eau n'est possible qu'à des températures très élevées. Comme le montre la fig. 8,9, au point de fusion du palladium (1825 K) à la température atmosphérique. Dans ce cas, seule une petite fraction de la vapeur d'eau subit une dissociation, ce qui signifie que la pression partielle de l'hydrogène obtenue par décomposition thermique de l'eau sera trop faible pour une utilisation pratique. L'augmentation de la pression de vapeur d'eau ne corrigera pas la situation, car le degré de dissociation diminue fortement (Fig. 8.10). La définition de la constante d'équilibre peut être étendue au cas de réactions plus complexes. Ainsi, par exemple, pour la réaction La valeur -246 MJ/kmol est la valeur de l'énergie de formation de l'eau, moyenne dans la plage de température de zéro à 3 000 K. La relation ci-dessus est un autre exemple de l'équation de Boltzmann.

L'invention est destinée au secteur de l'énergie et peut être utilisée pour obtenir des sources d'énergie bon marché et économiques. Dans un espace ouvert, on obtient de la vapeur d'eau surchauffée à une température de 500 à 550 ° C. La vapeur d'eau surchauffée traverse un champ électrique à haute tension constante (6 000 V) pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène. La méthode est simple dans la conception matérielle, économique, résistante au feu et aux explosions et hautement productive. 3 malades.

L'hydrogène, lorsqu'il est combiné avec l'oxygène par oxydation, occupe la première place en termes de teneur en calories pour 1 kg de carburant parmi tous les combustibles utilisés pour produire de l'électricité et de la chaleur. Mais le pouvoir calorifique élevé de l’hydrogène n’a pas encore été utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur et ne peut pas rivaliser avec les hydrocarbures. Un obstacle à l’utilisation de l’hydrogène dans le secteur énergétique réside dans son mode de production coûteux, qui n’est pas économiquement justifié. Pour produire de l'hydrogène, on utilise principalement des installations d'électrolyse, peu productives et l'énergie dépensée pour produire de l'hydrogène est égale à l'énergie obtenue en brûlant cet hydrogène. Il existe un procédé connu pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de vapeur d'eau surchauffée à une température de 1 800 à 2 500 °C, décrit dans la demande britannique N 1489054 (cl. C 01 B 1/03, 1977). Cette méthode est complexe, gourmande en énergie et difficile à mettre en œuvre. La méthode la plus proche de la méthode proposée est la méthode de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau sur un catalyseur en faisant passer cette vapeur à travers un champ électrique, décrite dans la demande britannique N 1585527 (cl. C 01 B 3/04, 1981). Les inconvénients de cette méthode comprennent : - l'impossibilité d'obtenir de l'hydrogène en grande quantité ; - l'intensité d'Energie; - complexité du dispositif et utilisation de matériaux coûteux ; - l'impossibilité de mettre en œuvre cette méthode lors de l'utilisation d'eau de procédé, car à la température de la vapeur saturée, des dépôts et du tartre vont se former sur les parois de l'appareil et sur le catalyseur, ce qui entraînera sa défaillance rapide ; - des conteneurs de collecte spéciaux sont utilisés pour collecter l'hydrogène et l'oxygène résultants, ce qui rend la méthode inflammable et explosive. L'objectif de l'invention est d'éliminer les inconvénients ci-dessus, ainsi que d'obtenir une source d'énergie et de chaleur bon marché. Ceci est obtenu grâce au fait que dans le procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau, comprenant le passage de cette vapeur à travers un champ électrique, selon l'invention, de la vapeur surchauffée avec une température de 500 à 550 °C est utilisée et passée à travers un champ électrique à courant continu haute tension, provoquant ainsi la dissociation de la vapeur et sa séparation en atomes d'hydrogène et d'oxygène. La méthode proposée est basée sur les éléments suivants. 1. La liaison électronique entre les atomes d’hydrogène et d’oxygène s’affaiblit proportionnellement à l’augmentation de la température de l’eau. Ceci est confirmé par la pratique lors de la combustion de charbon sec. Avant de brûler du charbon sec, il est arrosé. Le charbon humide produit plus de chaleur et brûle mieux. Cela se produit parce qu’à la température élevée de combustion du charbon, l’eau se décompose en hydrogène et oxygène. L'hydrogène brûle et donne des calories supplémentaires au charbon, et l'oxygène augmente le volume d'oxygène dans l'air dans la chambre de combustion, ce qui favorise une combustion meilleure et complète du charbon. 2. La température d'inflammation de l'hydrogène est de 580 à 590 o C, la décomposition de l'eau doit être inférieure au seuil d'inflammation de l'hydrogène. 3. La liaison électronique entre les atomes d'hydrogène et d'oxygène à une température de 550 °C est encore suffisante pour la formation de molécules d'eau, mais les orbites électroniques sont déjà déformées et la liaison avec les atomes d'hydrogène et d'oxygène est affaiblie. Pour que les électrons quittent leur orbite et que la liaison atomique entre eux se désintègre, les électrons doivent ajouter plus d’énergie, mais pas de chaleur, mais l’énergie d’un champ électrique à haute tension. Ensuite, l’énergie potentielle du champ électrique est convertie en énergie cinétique de l’électron. La vitesse des électrons dans un champ électrique continu augmente proportionnellement à la racine carrée de la tension appliquée aux électrodes. 4. La décomposition de la vapeur surchauffée dans un champ électrique peut se produire à une faible vitesse de vapeur, et une telle vitesse de vapeur à une température de 550 °C ne peut être obtenue que dans un espace ouvert. 5. Pour obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène en grande quantité, vous devez utiliser la loi de conservation de la matière. De cette loi il résulte : quelle que soit la quantité d'eau décomposée en hydrogène et en oxygène, dans la même quantité nous obtenons de l'eau par l'oxydation de ces gaz. La possibilité de mettre en œuvre l'invention est confirmée par des exemples réalisés dans trois options d'installation. Les trois options d'installation sont constituées de produits cylindriques identiques et standardisés fabriqués à partir de tuyaux en acier. 1. Dispositif de fonctionnement et d'installation de la première option (schéma 1). Dans les trois options, le fonctionnement des installations commence par la préparation de vapeur surchauffée dans un espace ouvert avec une température de vapeur de 550 o C. L'espace ouvert offre une vitesse le long du circuit de décomposition de la vapeur allant jusqu'à 2 m/s. La préparation de la vapeur surchauffée s'effectue dans un tube en acier /démarreur/ résistant à la chaleur, dont le diamètre et la longueur dépendent de la puissance de l'installation. La puissance de l'installation détermine la quantité d'eau décomposée, en litres/s. Un litre d'eau contient 124 litres d'hydrogène et 622 litres d'oxygène, ce qui en termes de calories équivaut à 329 kcal. Avant de démarrer l'installation, le démarreur est chauffé de 800 à 1000 o C /le chauffage se fait de quelque manière que ce soit/. Une extrémité du démarreur est bouchée avec une bride à travers laquelle l'eau mesurée entre pour se décomposer à la puissance calculée. L'eau dans le démarreur chauffe jusqu'à 550 o C, quitte librement l'autre extrémité du démarreur et pénètre dans la chambre de décomposition, à laquelle le démarreur est relié par des brides. Dans la chambre de décomposition, la vapeur surchauffée est décomposée en hydrogène et oxygène par un champ électrique créé par des électrodes positives et négatives, auxquelles est fourni un courant continu d'une tension de 6 000 V. L'électrode positive est le corps de la chambre lui-même /tuyau/, et l'électrode négative est un tube en acier à paroi mince monté au centre du boîtier, sur toute la surface duquel se trouvent des trous d'un diamètre de 20 mm. Le tuyau de l'électrode est un maillage qui ne doit pas créer de résistance à l'hydrogène entrant dans l'électrode. L'électrode est fixée au corps du tuyau à l'aide de bagues et la haute tension est fournie via la même fixation. L'extrémité du tube d'électrode négative se termine par un tube électriquement isolant et résistant à la chaleur permettant à l'hydrogène de s'échapper à travers la bride de la chambre. L'oxygène sort du corps de la chambre de décomposition par un tuyau en acier. L'électrode positive/le corps de la caméra/ doit être mise à la terre et le pôle positif de l'alimentation CC doit être mis à la terre. Le rendement en hydrogène par rapport à l'oxygène est de 1:5. 2. Conception du fonctionnement et de l'installation selon la deuxième option (Schéma 2). L'installation de la deuxième option est conçue pour produire de grandes quantités d'hydrogène et d'oxygène en raison de la décomposition parallèle de grandes quantités d'eau et de l'oxydation des gaz dans les chaudières pour produire de la vapeur de travail à haute pression pour les centrales électriques fonctionnant à l'hydrogène (ci-après dénommées comme WPP). Le fonctionnement de l'installation, comme dans la première option, commence par la préparation de vapeur surchauffée dans le démarreur. Mais ce démarreur est différent du démarreur de la version 1. La différence est qu'à l'extrémité du démarreur se trouve un robinet soudé dans lequel est monté un interrupteur à vapeur, qui a deux positions - "démarrer" et "marcher". La vapeur produite dans le démarreur entre dans l'échangeur thermique, qui est conçu pour régler la température de l'eau récupérée après oxydation dans la chaudière /K1/ à 550 o C. L'échangeur thermique /To/ est un tuyau, comme tous les produits avec le même diamètre. Entre les brides des tuyaux, des tubes en acier résistant à la chaleur sont installés, à travers lesquels passe de la vapeur surchauffée. Les tubes circulent avec de l'eau provenant d'un système de refroidissement fermé. Depuis l'échangeur de chaleur, la vapeur surchauffée pénètre dans la chambre de décomposition, exactement de la même manière que dans la première option d'installation. L'hydrogène et l'oxygène de la chambre de décomposition pénètrent dans le brûleur de la chaudière 1, dans lequel l'hydrogène est allumé avec un briquet - une torche est formée. La torche, circulant autour de la chaudière 1, y crée de la vapeur de travail à haute pression. La queue de la torche de la chaudière 1 pénètre dans la chaudière 2 et avec sa chaleur dans la chaudière 2 prépare de la vapeur pour la chaudière 1. L'oxydation continue des gaz commence tout au long du circuit des chaudières selon la formule bien connue : 2H 2 + O 2 = 2H 2 O + chaleur Suite à l'oxydation des gaz, l'eau est réduite et de la chaleur est libérée. Cette chaleur dans l'installation est collectée par les chaudières 1 et les chaudières 2, transformant cette chaleur en vapeur de travail à haute pression. Et l'eau récupérée à haute température entre dans l'échangeur de chaleur suivant, et de là dans la chambre de décomposition suivante. Cette séquence de transition de l'eau d'un état à un autre se poursuit autant de fois qu'il est nécessaire d'obtenir de l'énergie de cette chaleur collectée sous forme de vapeur de travail pour assurer la puissance nominale du parc éolien. Une fois que la première partie de la vapeur surchauffée contourne tous les produits, donne au circuit l'énergie calculée et laisse la dernière dans le circuit de chaudière 2, la vapeur surchauffée est dirigée à travers le tuyau vers l'interrupteur de vapeur monté sur le démarreur. L'interrupteur vapeur est déplacé de la position « start » à la position « run », après quoi il passe au démarreur. Le démarreur éteint /eau, réchauffement/. Depuis le démarreur, la vapeur surchauffée pénètre dans le premier échangeur de chaleur et de celui-ci dans la chambre de décomposition. Un nouveau jet de vapeur surchauffée débute le long du circuit. A partir de cet instant, le circuit de décomposition et de plasma se referme sur lui-même. L'installation utilise de l'eau uniquement pour générer de la vapeur de travail à haute pression, qui est prélevée au retour du circuit de vapeur d'échappement après la turbine. L’inconvénient des centrales électriques pour parcs éoliens est leur encombrement. Par exemple, pour une centrale éolienne de 250 MW, il faut décomposer simultanément 455 litres d'eau par seconde, ce qui nécessitera 227 chambres de décomposition, 227 échangeurs de chaleur, 227 chaudières /K1/, 227 chaudières /K2/. Mais une telle lourdeur ne sera justifiée au centuple que par le fait que le combustible du parc éolien sera uniquement de l'eau, sans parler du respect de l'environnement du parc éolien, de l'énergie électrique et de la chaleur bon marché. 3ème version de la centrale (schéma 3). Il s'agit exactement de la même centrale que la seconde. La différence entre eux est que cette installation fonctionne en permanence à partir du démarreur ; le circuit de décomposition de la vapeur et de combustion de l'hydrogène en oxygène n'est pas fermé sur lui-même. Le produit final de l’installation sera un échangeur de chaleur doté d’une chambre de décomposition. Cette disposition des produits permettra de produire, en plus de l'énergie électrique et de la chaleur, de l'hydrogène et de l'oxygène ou de l'hydrogène et de l'ozone. Une centrale électrique de 250 MW, lorsqu'elle fonctionne à partir d'un démarreur, consommera de l'énergie pour réchauffer le démarreur, de l'eau 7,2 m 3 /h et de l'eau pour générer de la vapeur de travail 1620 m 3 /h / l'eau est utilisée du circuit de retour de la vapeur d'échappement / . Dans une centrale électrique pour parc éolien, la température de l'eau est de 550 o C. La pression de la vapeur est de 250 °C. La consommation d'énergie pour créer un champ électrique par chambre de décomposition sera d'environ 3 600 kWh. Une centrale électrique de 250 MW, lors du placement des produits sur quatre étages, occupera une superficie de 114 x 20 m et une hauteur de 10 m. Sans tenir compte de la superficie de la turbine, du générateur et du transformateur de 250 kVA - 380 x 6000 V. L'invention présente les avantages suivants. 1. La chaleur obtenue par l'oxydation des gaz peut être utilisée directement sur place, et l'hydrogène et l'oxygène sont obtenus en recyclant la vapeur résiduaire et l'eau de traitement. 2. Faible consommation d'eau lors de la production d'électricité et de chaleur. 3. Simplicité de la méthode. 4. Des économies d’énergie importantes, car il est dépensé uniquement pour réchauffer le démarreur au régime thermique établi. 5. Productivité élevée du processus, car la dissociation des molécules d'eau dure des dixièmes de seconde. 6. Sécurité anti-explosion et incendie de la méthode, car lors de sa mise en œuvre, il n'est pas nécessaire de disposer de conteneurs pour collecter l'hydrogène et l'oxygène. 7. Pendant le fonctionnement de l'installation, l'eau est purifiée à plusieurs reprises, se transformant en eau distillée. Cela élimine les sédiments et le tartre, ce qui augmente la durée de vie de l'installation. 8. L’installation est en acier ordinaire ; à l'exception des chaudières en acier réfractaire avec revêtement et blindage de leurs parois. Autrement dit, aucun matériau spécial coûteux n'est requis. L'invention peut trouver une application dans l'industrie en remplaçant les hydrocarbures et le combustible nucléaire dans les centrales électriques par de l'eau bon marché, répandue et respectueuse de l'environnement, tout en maintenant la puissance de ces centrales.

Réclamer

Procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau, comprenant le passage de cette vapeur à travers un champ électrique, caractérisé en ce qu'on utilise de la vapeur d'eau surchauffée ayant une température de 500 à 550 o C, passée à travers un champ électrique à courant continu haute tension pour dissocier le vapeur et séparez-la en atomes d’hydrogène et d’oxygène.

Brevets similaires :

L'invention concerne la technologie des matériaux carbone-graphite, en particulier un dispositif permettant d'obtenir des composés permettant d'introduire des acides forts dans le graphite (SAG), par exemple H2SO4, HNO3, etc., par oxydation anodique du graphite dans des solutions de ces acides

Un nouvel effet de l'évaporation par électrosmose « froide » à haute tension et de la dissociation à faible coût des liquides à haute tension a été découvert et étudié expérimentalement. Sur la base de cette découverte, l'auteur a proposé et breveté une nouvelle technologie hautement efficace et peu coûteuse pour produire du carburant. gaz provenant de certaines solutions aqueuses à base d'électrosmose capillaire haute tension.

INTRODUCTION

Cet article porte sur une nouvelle direction scientifique et technique prometteuse de l’énergie hydrogène. Il indique qu'un nouvel effet électrophysique d'évaporation « froide » intense et de dissociation de liquides et de solutions aqueuses en gaz combustibles sans aucune consommation d'énergie – l'électroosmose capillaire à haute tension – a été découvert et testé expérimentalement en Russie. Des exemples frappants de la manifestation de cet effet important dans la nature vivante sont donnés. L’effet découvert constitue la base physique de nombreuses nouvelles technologies « révolutionnaires » dans le domaine de l’énergie hydrogène et de l’électrochimie industrielle. Sur cette base, l'auteur a développé, breveté et recherche activement une nouvelle technologie performante et peu coûteuse en énergie pour produire des gaz combustibles et de l'hydrogène à partir de l'eau, de diverses solutions aqueuses et de composés organiques de l'eau. L'article révèle leur essence physique et la technique de mise en œuvre pratique, et fournit une évaluation technique et économique des perspectives des nouveaux générateurs de gaz. L'article propose également une analyse des principaux problèmes liés à l'énergie hydrogène et à ses technologies individuelles.

En bref sur l'histoire de la découverte de l'électroosmose capillaire et de la dissociation des liquides en gaz et de la formation d'une nouvelle technologie. La découverte de l'effet a été réalisée par moi en 1985. J'ai mené des expériences sur l'évaporation « froide » électroosmotique capillaire et décomposition de liquides pour produire du gaz combustible sans consommer d'électricité entre 1986 et 1996. Pour la première fois sur le processus naturel d'évaporation « froide » de l'eau dans les plantes, j'ai écrit en 1988 l'article « Les plantes sont des pompes électriques naturelles » / 1/. J'ai parlé d'une nouvelle technologie très efficace pour produire des gaz combustibles à partir de liquides et produire de l'hydrogène à partir de l'eau sur la base de cet effet en 1997 dans mon article « Nouvelle technologie du feu électrique » (section « Est-il possible de brûler de l'eau ») /2/. L'article est fourni avec de nombreuses illustrations (Fig. 1-4) avec des graphiques, des schémas fonctionnels d'installations expérimentales, révélant les principaux éléments structurels et dispositifs de service électrique (sources de champ électrique) des générateurs de gaz combustibles électroosmotiques capillaires que j'ai proposés. Les appareils sont des convertisseurs originaux de liquides en gaz combustibles. Ils sont représentés sur la figure 1-3 de manière simplifiée, avec suffisamment de détails pour expliquer l'essence de la nouvelle technologie de production de gaz combustible à partir de liquides.

Une liste d’illustrations et de brèves explications sont données ci-dessous. En figue. La figure 1 montre la configuration expérimentale la plus simple pour la gazéification « à froid » et la dissociation de liquides avec leur conversion en gaz combustible à l'aide d'un seul champ électrique. La figure 2 montre le dispositif expérimental le plus simple pour la gazéification « froide » et la dissociation de liquides avec deux sources de champ électrique (champ électrique constant pour l'évaporation « froide » de tout liquide par électroosmose et un deuxième champ pulsé (alterné) pour écraser les molécules du liquide). liquide évaporé et sa conversion en gaz combustible. La figure 3 montre un schéma fonctionnel simplifié d'un dispositif combiné qui, contrairement aux dispositifs (figures 1, 2), fournit également une activation électrique supplémentaire du liquide évaporé. La figure 4 montre certains graphiques de la dépendance des paramètres utiles de sortie (performances) de la pompe-évaporateur électroosmotique de liquides (générateur de gaz inflammables) par rapport aux principaux paramètres des appareils. En particulier, il montre la relation entre les performances de l'appareil par rapport au champ électrique force et de la zone de la surface évaporée du capillaire. Les noms des figures et l'explication des éléments des appareils eux-mêmes sont donnés dans les légendes de ceux-ci. Description Les relations entre les éléments des appareils et le fonctionnement du les appareils eux-mêmes en dynamique sont donnés ci-dessous dans le texte dans les sections pertinentes de l'article.

PERSPECTIVES ET DÉFIS DE L’ÉNERGIE HYDROGÈNE

La production efficace d’hydrogène à partir de l’eau est un rêve tentant de longue date de la civilisation. Parce qu'il y a beaucoup d'eau sur la planète et que l'hydrogène énergie promet à l'humanité une énergie « propre » à partir de l'eau en quantité illimitée. De plus, le processus de combustion de l'hydrogène dans un environnement d'oxygène obtenu à partir de l'eau assure une combustion idéale en termes de teneur calorique et de pureté.

Par conséquent, la création et le développement industriel d’une technologie d’électrolyse hautement efficace pour diviser l’eau en H2 et O2 constituent depuis longtemps l’une des tâches urgentes et prioritaires de l’énergie, de l’écologie et des transports. Un problème énergétique encore plus urgent et urgent est la gazéification des combustibles à base d'hydrocarbures solides et liquides, plus précisément la création et la mise en œuvre de technologies à faible consommation d'énergie pour produire des gaz combustibles à partir de tous les hydrocarbures, y compris les déchets organiques. Cependant, malgré l’actualité et la gravité des problèmes énergétiques et environnementaux de la civilisation, ils n’ont pas encore été résolus efficacement. Alors, quelles sont les raisons des coûts énergétiques élevés et de la faible productivité des technologies connues de l’énergie hydrogène ? Plus d’informations à ce sujet ci-dessous.

BRÈVE ANALYSE COMPARATIVE DE L'ÉTAT ET DU DÉVELOPPEMENT DE L'ÉNERGIE HYDROGÈNE

La priorité de l'invention pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau par électrolyse de l'eau appartient au scientifique russe D.A. Lachinov (1888). J'ai examiné des centaines d'articles et de brevets dans ce domaine scientifique et technique. Diverses méthodes sont connues pour produire de l'hydrogène à partir de la décomposition de l'eau : thermique, électrolytique, catalytique, thermochimique, thermogravitationnelle, par impulsion électrique et autres /3-12/. En termes de consommation d'énergie, la méthode la plus énergivore est la méthode thermique /3/, et la moins énergivore est la méthode par impulsions électriques de l'américain Stanley Mayer /6/. La technologie de Mayer /6/ est basée sur une méthode d'électrolyse discrète de décomposition de l'eau par des impulsions électriques à haute tension aux fréquences de résonance des vibrations des molécules d'eau (cellule électrique de Mayer). À mon avis, c'est le plus progressif et le plus prometteur tant en termes d'effets physiques utilisés qu'en termes de consommation d'énergie, cependant, sa productivité est encore faible et limitée par la nécessité de s'affranchir des liaisons intermoléculaires du liquide et le manque d'un mécanisme pour éliminer le gaz combustible généré de la zone de travail de l'électrolyse liquide.

Conclusion : Toutes ces méthodes et dispositifs connus, ainsi que d'autres, pour la production d'hydrogène et d'autres gaz combustibles sont toujours inefficaces en raison du manque de technologie véritablement efficace pour l'évaporation et la division des molécules liquides. Plus d’informations à ce sujet dans la section suivante.

ANALYSE DES RAISONS DE LA HAUTE INTENSITÉ ÉNERGÉTIQUE ET DE LA FAIBLE PRODUCTIVITÉ DES TECHNOLOGIES CONNUES POUR LA PRODUCTION DE GAZ COMBUSTIBLES À PARTIR DE L'EAU

L'obtention de gaz combustibles à partir de liquides avec une consommation d'énergie minimale est un problème scientifique et technique très difficile. Des coûts énergétiques importants lors de la production de gaz combustible à partir d'eau dans les technologies connues sont consacrés à surmonter les liaisons intermoléculaires de l'eau dans son état d'agrégat liquide. Parce que l’eau est une structure et une composition très complexes. De plus, il est paradoxal que, malgré son étonnante prédominance dans la nature, la structure et les propriétés de l'eau et de ses composés n'aient pas encore été étudiées de nombreuses manières /14/.

Composition et énergie latente des liaisons intermoléculaires des structures et des composés dans les liquides.

La composition physicochimique, même de l'eau du robinet ordinaire, est assez complexe, car l'eau contient de nombreuses liaisons intermoléculaires, chaînes et autres structures de molécules d'eau. En particulier, dans l'eau du robinet ordinaire, il existe diverses chaînes de molécules d'eau spécialement connectées et orientées avec des ions d'impuretés (formations de clusters), divers composés et isotopes colloïdaux, des minéraux, ainsi que de nombreux gaz et impuretés dissous /14/.

Explication des problèmes et des coûts énergétiques pour l'évaporation « chaude » de l'eau à l'aide de technologies connues.

C'est pourquoi, dans les méthodes connues de division de l'eau en hydrogène et oxygène, il est nécessaire de dépenser beaucoup d'électricité pour affaiblir et rompre complètement les liaisons intermoléculaires puis moléculaires de l'eau. Pour réduire les coûts énergétiques liés à la décomposition électrochimique de l'eau, un chauffage thermique supplémentaire (jusqu'à la formation de vapeur) est souvent utilisé, ainsi que l'introduction d'électrolytes supplémentaires, par exemple des solutions faibles d'alcalis et d'acides. Cependant, ces améliorations connues ne permettent toujours pas d'intensifier de manière significative le processus de dissociation des liquides (notamment la décomposition de l'eau) de son état d'agrégat liquide. L'utilisation de technologies d'évaporation thermique connues est associée à une énorme consommation d'énergie thermique. Et l'utilisation de catalyseurs coûteux dans le processus de production d'hydrogène à partir de solutions aqueuses pour intensifier ce processus est très coûteuse et inefficace. La principale raison des coûts énergétiques élevés lors de l’utilisation des technologies traditionnelles de dissociation des liquides est désormais claire : elles sont consacrées à la rupture des liaisons intermoléculaires des liquides.

Critique de la technologie électrique la plus avancée pour produire de l'hydrogène à partir de l'eau par S. Mayer /6/

Bien entendu, la technologie électrohydrogène de Stanley Mayer est la plus économique connue et la plus progressiste en termes de physique. Mais sa fameuse cellule électrique /6/ est également inefficace, car elle ne dispose toujours pas d'un mécanisme permettant d'éliminer efficacement les molécules de gaz des électrodes. De plus, ce processus de dissociation de l'eau dans la méthode de Mayer est ralenti du fait que lors de la séparation électrostatique des molécules d'eau du liquide lui-même, il faut consacrer du temps et de l'énergie à surmonter l'énorme énergie potentielle latente des liaisons et structures intermoléculaires. d'eau et d'autres liquides.

RÉSUMÉ DE L'ANALYSE

Par conséquent, il est clair que sans une nouvelle approche originale du problème de la dissociation et de la transformation des liquides en gaz combustibles, les scientifiques et les technologues ne pourront pas résoudre ce problème d'intensification de la formation de gaz. La mise en pratique effective d’autres technologies connues est toujours au point mort, car elles consomment toutes beaucoup plus d’énergie que la technologie de Mayer. Et donc ils sont inefficaces dans la pratique.

BRÈVE FORMULATION DU PROBLÈME CENTRAL DE L’ÉNERGIE HYDROGÈNE

Le problème scientifique et technique central de l'énergie hydrogène est, à mon avis, précisément le caractère non résolu et la nécessité de rechercher et de mettre en pratique une nouvelle technologie permettant d'intensifier de manière répétée le processus de production d'hydrogène et de gaz combustible à partir de solutions et émulsions aqueuses contenant une forte réduction simultanée des coûts énergétiques. Une forte intensification des processus de division des liquides tout en réduisant les coûts énergétiques dans les technologies connues est encore en principe impossible, car jusqu'à récemment, le problème principal de l'évaporation efficace des solutions aqueuses sans apport d'énergie thermique et électrique n'était pas résolu. La principale voie à suivre pour améliorer les technologies de l’hydrogène est claire. Il est nécessaire d'apprendre à évaporer et gazéifier efficacement les liquides. De plus, le plus intensément possible et avec le moins de consommation d'énergie.

MÉTHODOLOGIE ET ​​CARACTÉRISTIQUES DE MISE EN ŒUVRE DE LA NOUVELLE TECHNOLOGIE

Pourquoi la vapeur est-elle meilleure que la glace pour produire de l’hydrogène à partir de l’eau ? Parce que les molécules d’eau s’y déplacent beaucoup plus librement que dans les solutions aqueuses.

a) Modification de l'état d'agrégation des liquides.

Il est évident que les liaisons intermoléculaires de la vapeur d’eau sont plus faibles que celles de l’eau sous forme liquide, et encore plus de l’eau sous forme de glace. L'état gazeux de l'eau facilite en outre le travail du champ électrique pour la division ultérieure des molécules d'eau elles-mêmes en H2 et O2. Par conséquent, les méthodes permettant de convertir efficacement l’état d’agrégation de l’eau en gaz d’eau (vapeur, brouillard) constituent une voie principale prometteuse pour le développement de l’énergie électrohydrogène. Parce qu'en transférant la phase liquide de l'eau dans la phase gazeuse, on obtient un affaiblissement et (ou) une rupture complète des amas intermoléculaires et d'autres liaisons et structures existant à l'intérieur de l'eau liquide.

b) Une chaudière à eau électrique est un anachronisme de l'énergie hydrogène ou encore des paradoxes de l'énergie lors de l'évaporation des liquides.

Mais ce n'est pas si simple. Avec le transfert de l'eau à l'état gazeux. Mais qu’en est-il de l’énergie nécessaire pour évaporer l’eau ? La méthode classique d'évaporation intensive est le chauffage thermique de l'eau. Mais c’est aussi très consommateur d’énergie. On nous a appris à l'école que le processus d'évaporation de l'eau, et même de son ébullition, nécessite une quantité très importante d'énergie thermique. Des informations sur la quantité d'énergie requise pour évaporer 1 m³ d'eau sont disponibles dans n'importe quel ouvrage de référence physique. Cela représente plusieurs kilojoules d’énergie thermique. Ou plusieurs kilowattheures d'électricité, si l'évaporation est réalisée en chauffant de l'eau à partir d'un courant électrique. Où est la sortie de l’impasse énergétique ?

ÉLECTROOSMOSE CAPILLAIRE DE L'EAU ET DES SOLUTIONS AQUEUSES POUR « L'ÉVAPORATION À FROID » ET LA DISSOCIATION DE LIQUIDES EN GAZ COMBUSTIBLES (description d'un nouvel effet et de sa manifestation dans la Nature)

Je recherche depuis longtemps de tels nouveaux effets physiques et des méthodes peu coûteuses d'évaporation et de dissociation des liquides, j'ai beaucoup expérimenté et j'ai finalement trouvé un moyen d'évaporer et de dissocier efficacement l'eau « à froid » en un gaz inflammable. Cet effet incroyablement beau et parfait m'a été suggéré par la nature elle-même.

La nature est notre sage professeur. Paradoxalement, il s’avère que la nature vivante dispose depuis longtemps, indépendamment de nous, d’une méthode efficace de pompage électrocapillaire et d’évaporation « froide » du liquide, le transformant à l’état gazeux sans aucun apport d’énergie thermique ni d’électricité. Et cet effet naturel est réalisé par l’action du champ électrique de signe constant de la Terre sur un liquide (l’eau) placé dans des capillaires, précisément par électroosmose capillaire.

Les plantes sont des pompes-évaporateurs naturelles, énergétiquement parfaites, électrostatiques et ioniques de solutions aqueuses. Mes premières expériences de mise en œuvre de l'électroosmose capillaire pour l'évaporation « froide » et la dissociation de l'eau, que j'ai réalisées sur des dispositifs expérimentaux simples dès 1986, n'ont pas abouti. est immédiatement devenu clair pour moi, mais j'ai commencé à rechercher avec persistance son analogie et sa manifestation de ce phénomène dans la nature vivante. Après tout, la nature est notre enseignant éternel et sage. Et je l’ai d’abord trouvé dans les plantes !

a) Le paradoxe et la perfection de l'énergie des pompes-évaporateurs naturels des plantes.

Des estimations quantitatives simplifiées montrent que le mécanisme de fonctionnement des pompes naturelles d'évaporation de l'humidité dans les plantes, et en particulier dans les grands arbres, est unique en termes d'efficacité énergétique. En effet, on sait déjà, et il est facile de calculer, que la pompe naturelle d'un grand arbre (avec une hauteur de cime d'environ 40 m et un diamètre de tronc d'environ 2 m) pompe et évapore des mètres cubes d'humidité par jour. De plus, sans aucun apport externe d’énergie thermique et électrique. La puissance énergétique équivalente d'une telle pompe-évaporateur électrique naturel, cet arbre ordinaire, par analogie avec les appareils traditionnels que nous utilisons à des fins technologiques similaires, les pompes et les réchauffeurs électriques-évaporateurs d'eau pour effectuer le même travail, est de plusieurs dizaines de kilowatts. Une telle perfection énergétique de la Nature est encore difficile à comprendre pour nous et ne peut pas encore être immédiatement copiée. Et les plantes et les arbres ont appris à accomplir efficacement ce travail il y a des millions d’années, sans apport ni gaspillage de l’électricité que nous utilisons partout.

b) Description de la physique et de l'énergie d'une pompe-évaporateur naturelle de liquide végétal.

Alors, comment fonctionne la pompe-évaporateur naturelle d’eau dans les arbres et les plantes et quel est le mécanisme de son énergie ? Il s'avère que toutes les plantes utilisent depuis longtemps et habilement cet effet de l'électroosmose capillaire, que j'ai découvert, comme mécanisme énergétique pour pomper les solutions aqueuses qui les alimentent avec leurs pompes capillaires ioniques et électrostatiques naturelles pour fournir l'eau des racines jusqu'à leurs couronnes. sans aucun approvisionnement en énergie et sans intervention humaine. La nature utilise judicieusement l’énergie potentielle du champ électrique terrestre. De plus, dans les plantes et les arbres, des capillaires naturels à fibres fines d'origine végétale, une solution aqueuse naturelle - un électrolyte faible, le potentiel électrique naturel de la planète et l'énergie potentielle du champ électrique de la planète sont utilisés pour extraire le liquide des racines. aux feuilles à l'intérieur des troncs des plantes et à l'évaporation froide des jus à travers les capillaires à l'intérieur des plantes. Simultanément à la croissance de la plante (en augmentant sa hauteur), la productivité de cette pompe naturelle augmente également, car la différence de potentiels électriques naturels entre la racine et le sommet de la couronne végétale augmente.

c) Pourquoi le sapin de Noël a-t-il des aiguilles - pour que sa pompe électrique puisse fonctionner en hiver.

Vous direz que les jus nutritifs se déplacent vers les plantes en raison de l'évaporation thermique habituelle de l'humidité des feuilles. Oui, ce procédé existe aussi, mais ce n’est pas le principal. Mais ce qui est le plus surprenant, c'est que de nombreux arbres à aiguilles (pins, épicéas, sapins) résistent au gel et poussent même en hiver. Le fait est que chez les plantes aux feuilles ou aux épines en forme d'aiguilles (comme les pins, les cactus, etc.), la pompe électrostatique de l'évaporateur fonctionne à n'importe quelle température ambiante, car les aiguilles concentrent l'intensité maximale du potentiel électrique naturel aux extrémités de ces aiguilles. Par conséquent, simultanément au mouvement électrostatique et ionique des solutions aqueuses nutritives à travers leurs capillaires, ils se divisent également de manière intensive et émettent efficacement (injectent, projettent dans l'atmosphère à partir de ces dispositifs naturels à partir de leurs électrodes d'ozoniseur naturelles en forme d'aiguille naturelles des molécules d'humidité, convertissant avec succès le molécules de solutions aqueuses en gaz Par conséquent, le travail de ces pompes électrostatiques et ioniques naturelles de solutions aqueuses non gelées se produit à la fois en cas de sécheresse et par temps froid.

d) Mes observations et expériences électrophysiques avec les plantes.

Grâce à de nombreuses années d'observations de plantes dans un environnement naturel et d'expériences avec des plantes dans un environnement placé dans un champ électrique artificiel, j'ai étudié de manière approfondie ce mécanisme efficace d'une pompe naturelle et d'un évaporateur d'humidité. Les dépendances de l'intensité du mouvement des jus naturels le long du tronc végétal sur les paramètres du champ électrique et le type de capillaires et d'électrodes ont également été révélées. La croissance des plantes dans les expériences a augmenté de manière significative avec de multiples augmentations de ce potentiel, car la productivité de sa pompe électrostatique et ionique naturelle a augmenté. En 1988, j'ai décrit mes observations et expériences avec les plantes dans mon article de vulgarisation scientifique « Les plantes sont des pompes à ions naturelles » /1/.

e) Nous apprenons des plantes pour créer une technologie parfaite pour les pompes-évaporateurs. Il est clair que cette technologie naturelle et énergétiquement avancée est également tout à fait applicable à la technologie de conversion de liquides en gaz combustibles. Et j'ai créé de telles installations expérimentales pour l'évaporation électrocapillaire froide de liquides (Fig. 1-3) à l'image de pompes électriques pour arbres.

DESCRIPTION DE L'INSTALLATION EXPÉRIMENTALE SIMPLE DE POMPE-ÉVAPORATEUR ÉLECTROCAPILLAIRE DE LIQUIDE

Le dispositif opérationnel le plus simple pour la mise en œuvre expérimentale de l'effet de l'électroosmose capillaire à haute tension pour l'évaporation « à froid » et la dissociation des molécules d'eau est illustré à la figure 1. Le dispositif le plus simple (Fig. 1) pour mettre en œuvre le procédé proposé de production de gaz inflammable est constitué d'un récipient diélectrique 1, dans lequel est versé un liquide 2 (émulsion eau-carburant ou eau ordinaire), constitué par exemple d'un matériau capillaire à porosité fine. , une mèche fibreuse 3, immergée dans ce liquide et pré-humidifiée dans celui-ci, issue de l'évaporateur supérieur 4, sous forme d'une surface d'évaporation capillaire à surface variable en forme d'écran impénétrable (non représenté sur la Fig. 1) . Ce dispositif comprend également des électrodes haute tension 5, 5-1, connectées électriquement aux bornes opposées d'une source haute tension réglable de champ électrique à signe constant 6, et l'une des électrodes 5 est réalisée sous la forme d'une plaque à trous-aiguilles. , et est placé de manière mobile au-dessus de l'évaporateur 4, par exemple parallèlement à celui-ci à une distance suffisante pour éviter un claquage électrique sur la mèche mouillée 3, reliée mécaniquement à l'évaporateur 4.

Une autre électrode haute tension (5-1), reliée électriquement en entrée, par exemple, à la borne « + » de la source de champ 6, est reliée mécaniquement et électriquement avec sa sortie à l'extrémité inférieure du matériau poreux, mèche 3, presque au fond du récipient 1. Pour une isolation électrique fiable, l'électrode est protégée du corps du récipient 1 par un isolant électrique traversant 5-2. A noter que le vecteur de l'intensité de ce champ électrique fourni à la mèche 3 du bloc 6 est dirigé le long de l'axe de l'évaporateur à mèche 3. Le dispositif est également complété par un collecteur de gaz préfabriqué 7. Essentiellement, un dispositif contenant les blocs 3, 4, 5, 6, est un dispositif combiné d'une pompe électroosmotique et un évaporateur électrostatique du liquide 2 du récipient 1. Le bloc 6 permet d'ajuster l'intensité d'un champ électrique de signe constant (« + », « - ») de 0 à 30 kV/cm. L'électrode 5 est rendue perforée ou poreuse pour permettre à la vapeur générée de la traverser. Le dispositif (Fig. 1) offre également la possibilité technique de modifier la distance et la position de l'électrode 5 par rapport à la surface de l'évaporateur 4. En principe, pour créer l'intensité de champ électrique requise, au lieu de l'unité électrique 6 et de l'électrode 5, des monoélectrets polymères /13/ peuvent être utilisés. Dans cette version sans courant du générateur d'hydrogène, ses électrodes 5 et 5-1 sont réalisées sous forme de monoélectrets de signes électriques opposés. Ensuite, dans le cas de l'utilisation de tels dispositifs à électrodes 5 et de leur placement, comme expliqué ci-dessus, il n'est pas du tout nécessaire d'avoir une unité électrique spéciale 6.

DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT D'UNE POMPE ÉVAPORATEUR ÉLECTROCAPILLAIRE SIMPLE (FIG. 1)

Les premières expériences de dissociation électrocapillaire de liquides ont été réalisées en utilisant à la fois de l'eau ordinaire et diverses émulsions eau-carburant de diverses concentrations comme liquides. Et dans tous ces cas, des gaz combustibles ont été obtenus avec succès. Certes, ces gaz étaient très différents en termes de composition et de capacité thermique.

J'ai d'abord observé le nouvel effet électrophysique d'évaporation « froide » d'un liquide sans aucune dépense énergétique sous l'influence d'un champ électrique dans un appareil simple (Fig. 1)

a) Description du premier montage expérimental le plus simple.

L'expérience est réalisée comme suit : tout d'abord, un mélange eau-carburant (émulsion) 2 est versé dans le récipient 1, la mèche 3 et l'évaporateur poreux 4 en sont pré-humidifiés, puis la source de tension haute tension 6 est allumée. allumé et une différence de potentiel haute tension (environ 20 kV) est appliquée au liquide à une certaine distance des bords des capillaires (mèche 3-évaporateur 4), une source de champ électrique est connectée via les électrodes 5-1 et 5, et une électrode à plaque-trou 5 est placée au-dessus de la surface de l'évaporateur 4 à une distance suffisante pour empêcher un claquage électrique entre les électrodes 5 et 5-1.

b) Comment fonctionne l'appareil

En conséquence, le long des capillaires de la mèche 3 et de l'évaporateur 4, sous l'influence des forces électrostatiques du champ électrique longitudinal, les molécules liquides polarisées dipolaires se sont déplacées du récipient en direction du potentiel électrique opposé de l'électrode 5 ( électro-osmose), sont arrachés par ces forces de champ électrique de la surface de l'évaporateur 4 et se transforment en un brouillard visible, c'est-à-dire le liquide se transforme dans un autre état d'agrégation avec des apports d'énergie minimes de la source de champ électrique (6) et, parallèlement à eux, commence la montée électroosmotique de ce liquide. Dans le processus de séparation et de collision des molécules liquides évaporées avec les molécules d'air et d'ozone, les électrons dans la zone d'ionisation entre l'évaporateur 4 et l'électrode supérieure 5, une dissociation partielle se produit avec formation de gaz inflammable. Ensuite, ce gaz pénètre par le collecteur de gaz 7, par exemple dans les chambres de combustion d'un moteur de véhicule.

B) Quelques résultats de mesures quantitatives

La composition de ce gaz combustible comprend des molécules d'hydrogène (H2) - 35 %, d'oxygène (O2) - 35 %, des molécules d'eau - (20 %) et les 10 % restants sont des molécules d'impuretés d'autres gaz, des molécules de carburant organique, etc. Il a été démontré expérimentalement que l'intensité du processus d'évaporation et de dissociation de ses molécules de vapeur change en fonction des changements dans la distance de l'électrode 5 à l'évaporateur 4, des changements dans la surface de l'évaporateur, de la type de liquide, la qualité du matériau capillaire de la mèche 3 et de l'évaporateur 4 et les paramètres du champ électrique issu de la source 6 (intensité, puissance). La température du gaz combustible et l'intensité de sa formation ont été mesurées (débitmètre). Et les performances de l'appareil dépendent des paramètres de conception. En chauffant et en mesurant un volume d'eau contrôlé lors de la combustion d'un certain volume de ce gaz combustible, la capacité thermique du gaz résultant a été calculée en fonction des modifications des paramètres de l'installation expérimentale.

EXPLICATION SIMPLIFIÉE DES PROCESSUS ET EFFETS ENREGISTRÉS DANS LES EXPÉRIENCES SUR MES PREMIÈRES INSTALLATIONS

Déjà mes premières expériences sur cette installation simple en 1986 montraient que du brouillard d'eau « froide » (gaz) se formait du liquide (eau) dans les capillaires lors d'une électroosmose à haute tension sans aucune consommation d'énergie visible, c'est-à-dire en utilisant uniquement l'énergie potentielle de l'énergie électrique. champ. Cette conclusion est évidente, car au cours des expériences, la consommation de courant électrique de la source de champ était la même et égale au courant à vide de la source. De plus, ce courant n'a pas changé du tout, que le liquide s'évapore ou non. Mais il n’y a pas de miracle dans mes expériences décrites ci-dessous sur l’évaporation « à froid » et la dissociation de l’eau et des solutions aqueuses en gaz combustibles. Je viens de réussir à voir et à comprendre un processus similaire se déroulant dans la nature vivante elle-même. Et il a été possible de l'utiliser très utilement dans la pratique pour l'évaporation « froide » efficace de l'eau et pour en obtenir du gaz combustible.

Les expériences montrent qu'en 10 minutes avec un cylindre capillaire de 10 cm de diamètre, l'électrosmose capillaire a évaporé un volume d'eau assez important (1 litre) sans aucune consommation d'énergie. Parce que la puissance électrique d’entrée est consommée (10 watts). La source de champ électrique utilisée dans les expériences, un convertisseur de tension haute tension (20 kV), est inchangée par son mode de fonctionnement. Il a été constaté expérimentalement que toute cette énergie consommée par le réseau est négligeable par rapport à l'énergie d'évaporation du liquide ; l'énergie était précisément dépensée pour créer un champ électrique. Et cette puissance n'a pas augmenté lors de l'évaporation capillaire du liquide en raison du fonctionnement des pompes ioniques et de polarisation. Par conséquent, l’effet de l’évaporation froide du liquide est surprenant. Après tout, cela se produit sans aucune consommation d’énergie visible !

Un jet de gaz d'eau (vapeur) était parfois visible, notamment au début du processus. Il est sorti du bord des capillaires avec accélération. Le mouvement et l'évaporation du liquide s'expliquent, à mon avis, précisément par l'apparition dans le capillaire sous l'influence d'un champ électrique d'énormes forces électrostatiques et d'une énorme pression électroosmotique sur la colonne d'eau polarisée (liquide) dans chaque capillaire. sont la force motrice de la solution à travers les capillaires.

Les expériences prouvent que dans chacun des capillaires contenant du liquide, sous l'influence d'un champ électrique, une puissante pompe électrostatique sans courant et en même temps fonctionne, qui élève une colonne de polarisé et partiellement ionisée par le champ dans le capillaire d'un micron de diamètre. colonne de liquide (eau) à partir d'un potentiel de champ électrique appliqué au liquide lui-même et de l'extrémité inférieure du capillaire au potentiel électrique opposé, placé avec un écart par rapport à l'extrémité opposée de ce capillaire. En conséquence, une telle pompe ionique électrostatique brise intensément les liaisons intermoléculaires de l'eau, déplace activement les molécules d'eau polarisées et leurs radicaux le long du capillaire avec pression, puis injecte ces molécules avec les radicaux chargés électriquement brisés des molécules d'eau à l'extérieur du capillaire pour le potentiel opposé du champ électrique. Les expériences montrent que simultanément à l'injection de molécules depuis les capillaires, une dissociation partielle (rupture) des molécules d'eau se produit également. De plus, plus l’intensité du champ électrique est élevée, plus elle est forte. Dans tous ces processus complexes et simultanés d’électroosmose capillaire d’un liquide, c’est l’énergie potentielle du champ électrique qui est utilisée.

Étant donné que le processus de transformation d'un liquide en brouillard d'eau et en gaz d'eau se produit par analogie avec les plantes, sans aucun apport d'énergie et n'est pas accompagné d'un chauffage de l'eau et du gaz d'eau. C’est pourquoi j’ai appelé ce processus naturel puis technique d’électroosmose de liquides évaporation « froide ». Expérimentalement, la transformation d'un liquide aqueux en phase gazeuse froide (brouillard) se produit rapidement et sans aucune consommation d'énergie visible. Dans le même temps, à la sortie des capillaires, les molécules d'eau gazeuse sont brisées par les forces électrostatiques du champ électrique en H2 et O2. Étant donné que ce processus de transition de phase de l'eau liquide en brouillard d'eau (gaz) et de dissociation des molécules d'eau se produit dans l'expérience sans aucune consommation visible d'énergie (chaleur et électricité triviale), il est probable que l'énergie potentielle du champ électrique soit consommée. en quelque sorte.

RÉSUMÉ DE LA SECTION

Malgré le fait que l'énergie de ce processus n'est pas encore tout à fait claire, il est encore clair que « l'évaporation à froid » et la dissociation de l'eau sont réalisées par l'énergie potentielle du champ électrique. Plus précisément, le processus visible d'évaporation et de division de l'eau en H2 et O2 lors de l'électroosmose capillaire est réalisé précisément par les puissantes forces coulombiennes électrostatiques de ce fort champ électrique. En principe, une pompe-évaporateur-séparateur électroosmotique aussi inhabituel de molécules liquides est un exemple de machine à mouvement perpétuel du deuxième type. Ainsi, l'électroosmose capillaire à haute tension d'un liquide aqueux permet, grâce à l'utilisation de l'énergie potentielle d'un champ électrique, une évaporation et une division vraiment intenses et peu coûteuses en énergie des molécules d'eau en gaz combustible (H2, O2, H2O).

ESSENCE PHYSIQUE DE L'ÉLECTROSMOSE CAPILLAIRE DES LIQUIDES

Jusqu’à présent, sa théorie n’a pas encore été développée, mais elle n’en est qu’à ses balbutiements. Et l'auteur espère que cette publication attirera l'attention des théoriciens et des praticiens et contribuera à créer une puissante équipe créative de personnes partageant les mêmes idées. Mais il est déjà clair que, malgré la relative simplicité de la mise en œuvre technique de la technologie elle-même, la physique et l'énergie réelles des processus impliqués dans la mise en œuvre de cet effet sont très complexes et ne sont pas encore entièrement comprises. Notons leurs principales propriétés caractéristiques :

A) Apparition simultanée de plusieurs processus électrophysiques dans des liquides dans un électrocapillaire

Étant donné que lors de l'évaporation électrosmotique capillaire et de la dissociation des liquides, de nombreux processus électrochimiques, électrophysiques, électromécaniques et autres se produisent simultanément et alternativement, notamment lorsque la solution aqueuse se déplace le long du capillaire, l'injection de molécules depuis le bord du capillaire en direction du champ électrique.

B) le phénomène énergétique d’évaporation « froide » du liquide

En termes simples, l'essence physique du nouvel effet et de la nouvelle technologie est la conversion de l'énergie potentielle du champ électrique en énergie cinétique du mouvement des molécules et des structures liquides le long du capillaire et à l'extérieur de celui-ci. Dans le même temps, lors du processus d'évaporation et de dissociation du liquide, aucun courant électrique n'est consommé, car d'une manière encore peu claire, c'est l'énergie potentielle du champ électrique qui est consommée. C'est le champ électrique dans l'électroosmose capillaire qui déclenche et maintient l'émergence et l'écoulement simultané dans un liquide en train de transformer ses fractions et ses états d'agrégation et créant simultanément de nombreux effets utiles de conversion des structures moléculaires et des molécules d'un liquide en un gaz inflammable. . À savoir : l'électroosmose capillaire à haute tension fournit simultanément une puissante polarisation des molécules d'eau et de ses structures avec la rupture partielle simultanée des liaisons intermoléculaires de l'eau dans un capillaire électrifié, la fragmentation des molécules d'eau polarisées et des amas en radicaux chargés dans le capillaire lui-même grâce à l'énergie potentielle. du champ électrique. La même énergie de champ potentiel déclenche intensément les mécanismes de formation et de mouvement le long de capillaires disposés « en rangées » de chaînes électriquement interconnectées de molécules d'eau polarisées et leurs formations (pompe électrostatique), le fonctionnement d'une pompe ionique avec création d'une énorme pression électroosmotique sur la colonne de liquide pour un mouvement accéléré le long du capillaire et l'injection finale à partir du capillaire de molécules incomplètes et d'amas de liquide (eau) déjà partiellement brisés par le champ plus tôt (divisés en radicaux). Par conséquent, même le plus simple appareil d'électroosmose capillaire produit déjà un gaz inflammable (plus précisément, un mélange de gaz H2, O2 et H2O).

B) Applicabilité et caractéristiques du fonctionnement d'un champ électrique alternatif

Mais pour une dissociation plus complète des molécules d'eau en gaz combustible, il est nécessaire de forcer les molécules d'eau survivantes à entrer en collision les unes avec les autres et à se diviser en molécules H2 et O2 dans un champ alternatif transversal supplémentaire (Fig. 2). Par conséquent, pour augmenter l'intensification du processus d'évaporation et de dissociation de l'eau (tout liquide organique) en gaz combustible, il est préférable d'utiliser deux sources de champ électrique (Fig. 2). Dans ceux-ci, pour évaporer l'eau (liquide) et produire du gaz combustible, l'énergie potentielle d'un champ électrique puissant (d'une intensité d'au moins 1 kV/cm) est utilisée séparément : d'abord, le premier champ électrique est utilisé pour transférer le molécules formant le liquide d'un état liquide sédentaire par électroosmose à travers des capillaires à un état gazeux (un gaz froid est obtenu) à partir d'un liquide avec division partielle des molécules d'eau, puis, dans la deuxième étape, elles utilisent l'énergie du deuxième champ électrique , plus précisément, de puissantes forces électrostatiques pour intensifier le processus de résonance vibratoire de « collision-poussée » de molécules d'eau électrifiées sous forme d'eau gazeuse entre elles pour briser complètement les molécules liquides et former des molécules de gaz inflammables.

D) Contrôlabilité des processus de dissociation liquide dans les nouvelles technologies

Le réglage de l'intensité de la formation de brouillard d'eau (l'intensité de l'évaporation froide) est obtenu en modifiant les paramètres du champ électrique dirigé le long de l'évaporateur capillaire et (ou) en modifiant la distance entre la surface externe du matériau capillaire et l'électrode accélératrice , à l'aide duquel le champ électrique est créé dans les capillaires. La productivité de la production d'hydrogène à partir de l'eau est régulée en modifiant (régulant) l'ampleur et la forme du champ électrique, la surface et le diamètre des capillaires, ainsi qu'en modifiant la composition et les propriétés de l'eau. Ces conditions pour une dissociation optimale des liquides varient en fonction du type de liquide, des propriétés des capillaires et des paramètres de champ et sont dictées par la productivité requise du processus de dissociation d'un liquide particulier. Les expériences montrent que la production la plus efficace de H2 à partir de l'eau est obtenue en divisant les molécules du brouillard aqueux obtenu par électroosmose à l'aide d'un deuxième champ électrique dont les paramètres rationnels ont été sélectionnés principalement expérimentalement. En particulier, il est devenu clair qu'il est opportun d'effectuer la division finale des molécules du brouillard d'eau précisément par un champ électrique pulsé de signe constant avec le vecteur de champ perpendiculaire au vecteur du premier champ utilisé dans l'électroosmose de l'eau. L'effet des champs électriques sur un liquide lors de sa transformation en brouillard et ensuite lors de la division des molécules liquides peut être réalisé simultanément ou alternativement.

RÉSUMÉ DE LA SECTION

Grâce à ces mécanismes décrits, avec l'électroosmose combinée et l'action de deux champs électriques sur le liquide (eau) dans le capillaire, il est possible d'atteindre une productivité maximale dans le processus de production de gaz combustible et d'éliminer pratiquement les coûts d'énergie électrique et thermique lors de la production. ce gaz de l'eau de tout liquide eau-carburant. Cette technologie est, en principe, applicable pour obtenir du gaz combustible à partir de tout combustible liquide ou de ses émulsions aqueuses.

Autres aspects généraux de la mise en œuvre de la nouvelle technologie Considérons d'autres aspects de la mise en œuvre de la nouvelle technologie révolutionnaire de décomposition de l'eau proposée, ses autres options efficaces possibles pour le développement du schéma de base pour la mise en œuvre de la nouvelle technologie, ainsi que ainsi que quelques explications complémentaires, recommandations technologiques et « astuces » et « SAVOIR-FAIRE » technologiques, utiles à sa mise en œuvre.

a) Pré-activation de l'eau (liquide)

Pour augmenter l'intensité de production de gaz combustible, il convient d'activer au préalable le liquide (eau) (préchauffage, séparation préalable en fractions acide et alcaline, électrification et polarisation, etc.). L'électroactivation préliminaire de l'eau (et de toute émulsion aqueuse) avec sa division en fractions acides et alcalines est réalisée par électrolyse partielle à l'aide d'électrodes supplémentaires placées dans un diaphragme semi-perméable spécial pour leur évaporation séparée ultérieure (Fig. 3).

Dans le cas d'une séparation préliminaire de l'eau initialement chimiquement neutre en fractions chimiquement actives (acides et alcalines), la mise en œuvre de la technologie permettant de produire des gaz inflammables à partir de l'eau devient possible à des températures inférieures à zéro (jusqu'à –30 degrés Celsius), ce qui est très important et utile en hiver pour les véhicules. Parce qu'une telle eau électroactivée « fractionnée » ne gèle pas du tout dans des conditions glaciales. Cela signifie que l'installation de production d'hydrogène à partir de cette eau activée pourra également fonctionner à des températures ambiantes inférieures à zéro et en cas de gel.

b) Sources de champ électrique

Divers appareils pourraient très bien être utilisés comme source de champ électrique pour mettre en œuvre cette technologie. Par exemple, comme les convertisseurs magnétoélectroniques haute tension CC et impulsionnels bien connus, les générateurs électrostatiques, divers multiplicateurs de tension, les condensateurs haute tension préchargés, ainsi que les sources de champ électrique généralement totalement non actuelles - les monoélectrets diélectriques .

c) Adsorption des gaz résultants

L'hydrogène et l'oxygène lors du processus de production de gaz combustible peuvent être accumulés séparément l'un de l'autre en plaçant des adsorbants spéciaux dans le flux de gaz combustible. Il est tout à fait possible d'utiliser cette méthode pour la dissociation de toute émulsion eau-carburant.

d) Production de gaz combustible par électroosmose à partir de déchets liquides organiques

Cette technologie permet d'utiliser efficacement toutes les solutions organiques liquides (par exemple, les déchets liquides humains et animaux) comme matières premières pour la production de gaz combustible. Aussi paradoxale que cette idée puisse paraître, l'utilisation de solutions organiques pour la production de gaz combustible, notamment à partir de matières fécales liquides, du point de vue de la consommation énergétique et de l'écologie, est encore plus rentable et plus simple que la dissociation de l'eau simple, qui est techniquement beaucoup plus difficile à décomposer en molécules.

De plus, ce gaz combustible hybride, obtenu à partir de déchets organiques, est moins explosif. Par conséquent, cette nouvelle technologie vous permet essentiellement de convertir efficacement n’importe quel liquide organique (y compris les déchets liquides) en gaz combustible utile. Ainsi, cette technologie est effectivement applicable au traitement et à l’élimination utiles des déchets organiques liquides.

AUTRES SOLUTIONS TECHNIQUES DESCRIPTION DES CONCEPTIONS ET LEURS PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT

La technologie proposée peut être mise en œuvre à l'aide de divers appareils. Le dispositif le plus simple pour un générateur de gaz combustible électroosmotique à partir de liquides a déjà été représenté et divulgué dans le texte et sur la figure 1. D'autres versions plus avancées de ces dispositifs, testées expérimentalement par l'auteur, sont présentées sous une forme simplifiée sur la figure 2-3. L'une des variantes simples du procédé combiné de production de gaz inflammable à partir d'un mélange eau-carburant ou d'eau peut être mise en œuvre dans un dispositif (Fig. 2), qui consiste essentiellement en une combinaison d'un dispositif (Fig. 1) avec un dispositif contenant des électrodes transversales plates 8.8-1, reliées à une source de fort champ électrique alternatif 9.

La figure 2 montre également plus en détail la structure fonctionnelle et la composition de la source 9 du deuxième champ électrique (alternatif), à savoir qu'elle est constituée d'une source primaire d'électricité 14 connectée via l'entrée de puissance au deuxième champ électrique élevé. convertisseur de tension tension 15 de fréquence et d'amplitude réglables (le bloc 15 peut être réalisé sous la forme d'un circuit inductif-transistor tel qu'un oscillateur de Royer) relié en sortie à des électrodes plates 8 et 8-1. Le dispositif est également équipé d'un réchauffeur thermique 10, situé par exemple sous le fond du réservoir 1. Sur les véhicules, il peut s'agir du collecteur d'échappement des gaz d'échappement chauds, des parois latérales du carter moteur lui-même.

Dans le schéma fonctionnel (Fig. 2), les sources de champ électrique 6 et 9 sont déchiffrées plus en détail. Ainsi, en particulier, il est montré que la source 6 de signe constant, mais réglable en intensité du champ électrique, est constituée d'une source primaire d'électricité 11, par exemple une batterie embarquée, connectée via l'alimentation primaire. circuit d'alimentation d'un convertisseur haute tension réglable 12, par exemple, tel qu'un générateur Royer, avec un redresseur haute tension intégré en sortie (partie du bloc 12), connecté en sortie à des électrodes haute tension 5, et le convertisseur de puissance 12 est connecté via l'entrée de commande au système de contrôle 13, ce qui permet de contrôler le mode de fonctionnement de cette source de champ électrique. Plus précisément, les performances des blocs 3, 4, 5, 6 constituent ensemble un dispositif combiné d'une pompe électroosmotique et d'un évaporateur de liquide électrostatique. Le bloc 6 vous permet d'ajuster l'intensité du champ électrique de 1 kV/cm à 30 kV/cm. Le dispositif (Fig. 2) offre également la possibilité technique de modifier la distance et la position du treillis en plaque ou de l'électrode poreuse 5 par rapport à l'évaporateur 4, ainsi que la distance entre les électrodes plates 8 et 8-1. Description du dispositif combiné hybride en statique (Fig. 3)

Ce dispositif, contrairement à ceux expliqués ci-dessus, est complété par un activateur liquide électrochimique et deux paires d'électrodes 5,5-1. Le dispositif contient un récipient 1 contenant du liquide 2, par exemple de l'eau, deux mèches capillaires poreuses 3 avec évaporateurs 4, deux paires d'électrodes 5.5-1. La source du champ électrique 6 dont les potentiels électriques sont connectés aux électrodes 5.5-1. Le dispositif contient également une canalisation de collecte de gaz 7, un filtre-barrière-diaphragme de séparation 19, divisant le récipient 1 en deux. Un bloc supplémentaire de tension constante de signe variable 17, dont les sorties à travers les électrodes 18 sont introduites dans le liquide 2 à l'intérieur. le récipient 1 de part et d'autre du diaphragme 19. A noter que les caractéristiques de ce dispositif consistent également dans le fait que les deux électrodes supérieures 5 sont alimentées par des potentiels électriques de signe opposé provenant d'une source haute tension 6 en raison de l'effet électrochimique opposé propriétés du liquide, séparé par un diaphragme 19. Description du fonctionnement des appareils (Fig. 1-3)

FONCTIONNEMENT DES GÉNÉRATEURS COMBINÉS DE GAZ-COMBUSTIBLE

Considérons plus en détail la mise en œuvre de la méthode proposée à l'aide de l'exemple de dispositifs simples (Fig. 2-3).

Le dispositif (Fig. 2) fonctionne de la manière suivante : l'évaporation du liquide 2 du récipient 1 s'effectue principalement par chauffage thermique du liquide issu du bloc 10, par exemple en utilisant l'énergie thermique importante du collecteur d'échappement d'un moteur de véhicule. La dissociation des molécules d'un liquide évaporé, par exemple l'eau, en molécules d'hydrogène et d'oxygène est réalisée par la force agissant sur elles avec un champ électrique alternatif provenant d'une source haute tension 9 dans l'espace entre deux électrodes plates 8 et 8- 1. La mèche capillaire 3, l'évaporateur 4, les électrodes 5.5-1 et la source de champ électrique 6, comme déjà décrit ci-dessus, convertissent le liquide en vapeur, et les autres éléments assurent ensemble la dissociation électrique des molécules du liquide évaporé 2 dans l'écart entre les électrodes 8.8-1 sous l'influence d'un champ électrique alternatif provenant de la source 9, et en modifiant la fréquence d'oscillation et l'intensité du champ électrique dans l'intervalle entre 8.8-1, l'intensité de la collision et de la fragmentation de ces molécules ( c'est-à-dire le degré de dissociation des molécules). En ajustant l'intensité du champ électrique longitudinal entre les électrodes 5.5-1 à partir de l'unité de conversion de tension 12 via son système de commande 13, un changement dans les performances du mécanisme de levage et d'évaporation du liquide 2 est obtenu.

Le dispositif (Fig. 3) fonctionne comme suit : premièrement, le liquide (eau) 2 dans le récipient 1 sous l'influence d'une différence de potentiels électriques provenant d'une source de tension 17 appliquée aux électrodes 18 est divisé à travers un diaphragme poreux 19 en « sous tension » - les fractions alcalines et « mortes » - acides du liquide (eau), qui sont ensuite transformées à l'état vapeur par électroosmose et ses molécules mobiles sont écrasées par un champ électrique alternatif depuis le bloc 9 dans l'espace entre les électrodes plates 8.8-1 jusqu'à un un gaz inflammable se forme. Si les électrodes 5,8 sont rendues poreuses à partir d'adsorbants spéciaux, il devient possible d'y accumuler des réserves d'hydrogène et d'oxygène. Il est alors possible d'effectuer le processus inverse consistant à en séparer ces gaz, par exemple en les chauffant, et dans ce mode il convient de placer ces électrodes elles-mêmes directement dans un récipient à combustible, relié par exemple au combustible fil d'un véhicule. Notez également que les électrodes 5, 8 peuvent également servir d'adsorbants pour des composants individuels de gaz combustible, par exemple l'hydrogène. Le matériau de tels adsorbants d'hydrogène solides poreux a déjà été décrit dans la littérature scientifique et technique.

EFFICACITÉ DE LA MÉTHODE ET EFFET POSITIF DE SA MISE EN ŒUVRE

J'ai déjà prouvé l'efficacité de la méthode à travers de nombreuses expériences expérimentales. Et les conceptions d'appareils présentées dans l'article (Fig. 1-3) sont des modèles fonctionnels sur lesquels des expériences ont été réalisées. Pour prouver l'effet de production de gaz combustible, nous l'avons enflammé à la sortie du collecteur de gaz (7) et mesuré les caractéristiques thermiques et environnementales de son processus de combustion. Il existe des rapports d'essais qui confirment les performances de la méthode et les caractéristiques environnementales élevées du combustible gazeux résultant et des produits gazeux résiduaires de sa combustion. Des expériences ont montré que la nouvelle méthode électro-osmotique de dissociation des liquides est efficace et adaptée à l'évaporation à froid et à la dissociation dans des champs électriques de liquides très différents (mélanges eau-carburant, eau, solutions aqueuses ionisées, émulsions eau-huile, et même aqueux). solutions de déchets organiques fécaux qui, d'ailleurs, après leur dissociation moléculaire selon cette méthode, forment un gaz combustible efficace et respectueux de l'environnement, pratiquement inodore et incolore.

Le principal effet positif de l'invention est une réduction multiple des coûts énergétiques (thermique, électrique) pour la mise en œuvre du mécanisme d'évaporation et de dissociation moléculaire des liquides par rapport à toutes les méthodes analogiques connues.

Une forte réduction de la consommation d'énergie lors de la production de gaz inflammable à partir d'un liquide, par exemple des émulsions eau-carburant par évaporation par champ électrique et fragmentation de ses molécules en molécules de gaz, est obtenue grâce aux puissantes forces électriques du champ électrique sur les molécules à la fois dans le liquide lui-même et sur les molécules évaporées. En conséquence, le processus d'évaporation du liquide et le processus de fragmentation de ses molécules à l'état de vapeur sont fortement intensifiés avec une puissance pratiquement minimale des sources de champ électrique. Naturellement, en régulant l'intensité de ces champs dans la zone de travail d'évaporation et de dissociation des molécules liquides, soit électriquement, soit en déplaçant les électrodes 5, 8, 8-1, la force d'interaction des champs avec les molécules liquides change, ce qui conduit à régulation de la productivité d'évaporation et du degré de dissociation des molécules liquides évaporées. L'opérabilité et la haute efficacité de la dissociation de la vapeur évaporée par un champ électrique alternatif transversal dans l'espace entre les électrodes 8, 8-1 de la source 9 ont également été démontrées expérimentalement (Fig. 2, 3, 4). Il a été établi que pour chaque liquide dans son état évaporé, il existe une certaine fréquence d'oscillations électriques d'un champ donné et sa force, à laquelle le processus de division des molécules liquides se produit le plus intensément. Il a également été établi expérimentalement qu'une activation électrochimique supplémentaire d'un liquide, par exemple de l'eau ordinaire, qui est son électrolyse partielle, réalisée dans l'appareil (Fig. 3), augmente également la productivité de la pompe ionique (mèche 3-accélérateur électrode 5) et augmente l'intensité de l'évaporation électroosmotique du liquide . Le chauffage thermique du liquide, par exemple par la chaleur des gaz d'échappement chauds des moteurs de transport (Fig. 2), favorise son évaporation, ce qui entraîne également une augmentation de la productivité d'obtention d'hydrogène à partir de l'eau et de gaz combustible à partir de tout émulsions eau-carburant.

ASPECTS COMMERCIAUX DE LA MISE EN ŒUVRE DE LA TECHNOLOGIE

AVANTAGE DE LA TECHNOLOGIE ÉLECTROOSMOTIQUE PAR RAPPORT À L'ÉLECTROTECHNOLOGIE MEYER

Comparée en termes de performances avec la technologie électrique progressive bien connue et la moins coûteuse de Stanley Mayer pour produire du gaz combustible à partir de l'eau (et de la cellule de Mayer) /6/, notre technologie est plus progressive et productive, car l'effet électroosmotique de l'évaporation et la dissociation du liquide que nous utilisons en combinaison avec le mécanisme électrostatique et la pompe à ions fournit non seulement une évaporation et une dissociation intenses du liquide avec une consommation d'énergie minimale et identique à celle de l'analogue, mais également une séparation efficace des molécules de gaz de la zone de dissociation, et avec accélération depuis le bord supérieur des capillaires. Par conséquent, dans notre cas, il n’y a aucun effet de blindage de la zone de travail de dissociation électrique des molécules. Et le processus de génération de gaz combustible ne ralentit pas avec le temps, comme celui de Mayer. Par conséquent, la productivité en gaz de notre méthode avec la même consommation d'énergie est d'un ordre de grandeur supérieure à celle de cet analogue progressif /6/.

Certains aspects techniques et économiques, avantages commerciaux et perspectives de mise en œuvre de la nouvelle technologie. La nouvelle technologie proposée pourrait très bien être appliquée dans un court laps de temps à la production en série de générateurs de gaz combustibles électroosmotiques très efficaces à partir de presque tous les liquides, y compris l'eau du robinet. Il est particulièrement simple et économiquement réalisable, dès la première étape du développement technologique, de mettre en œuvre l'option d'installation permettant de convertir les émulsions eau-combustible en gaz combustible. Le coût d'une installation en série pour produire du gaz combustible à partir de l'eau avec une productivité d'environ 1 000 m³/heure sera d'environ 1 000 dollars américains. La puissance électrique consommée par un tel générateur électrique à gaz combustible ne dépassera pas 50 à 100 watts. Par conséquent, de tels électrolyseurs de carburant compacts et efficaces peuvent être installés avec succès sur presque toutes les voitures. De ce fait, les moteurs thermiques pourront fonctionner à partir de presque tous les liquides hydrocarbures et même de la simple eau. L’introduction massive de ces dispositifs dans les véhicules entraînera des améliorations spectaculaires en matière d’énergie et d’environnement dans les véhicules. Et conduira à la création rapide d’un moteur thermique respectueux de l’environnement et économique. Les coûts financiers estimés pour le développement, la création et le développement de l'étude de la première usine pilote de production de gaz combustible à partir de l'eau avec une productivité de 100 m³ par seconde pour un échantillon industriel pilote sont d'environ 450 à 500 000 dollars américains. Ces coûts comprennent les frais de conception et de recherche, le coût de l'installation expérimentale elle-même et du stand pour ses tests et sa mise au point.

CONCLUSIONS :

En Russie, un nouvel effet électrophysique de l'électroosmose capillaire de liquides - un mécanisme d'évaporation et de dissociation « froide » et peu coûteux en énergie des molécules de tout liquide - a été découvert et étudié expérimentalement.

Cet effet existe indépendamment dans la nature et constitue le principal mécanisme de la pompe électrostatique et ionique permettant de pomper des solutions nutritionnelles (jus) des racines vers les feuilles de toutes les plantes, suivi d'une gazéification électrostatique.

Une nouvelle méthode efficace pour la dissociation de tout liquide en affaiblissant et en brisant ses liaisons intermoléculaires et moléculaires par électroosmose capillaire à haute tension a été découverte et étudiée expérimentalement.

Sur la base de ce nouvel effet, une nouvelle technologie hautement efficace pour produire des gaz combustibles à partir de n'importe quel liquide a été créée et testée.

Des dispositifs spécifiques ont été proposés pour la production économe en énergie de gaz combustibles à partir de l'eau et de ses composés.

La technologie est applicable à la production efficace de gaz combustible à partir de tout combustible liquide et émulsion eau-carburant, y compris les déchets liquides.

La technologie est particulièrement prometteuse pour une utilisation dans les transports, l’énergie, etc. Et aussi dans les villes pour le recyclage et la valorisation des déchets d'hydrocarbures.

L'auteur s'intéresse à la coopération commerciale et créative avec des entreprises désireuses et capables, grâce à leurs investissements, de créer les conditions nécessaires pour que l'auteur puisse l'amener à des échantillons industriels pilotes et mettre en pratique cette technologie prometteuse.

OUVRAGES CITÉS:

1. Dudyshev V.D. "Les plantes sont des pompes à ions naturelles" - dans le magazine "Jeune Technicien" n° 1/88.
2. Dudyshev V.D. « La nouvelle technologie de combustion électrique est un moyen efficace de résoudre les problèmes énergétiques et environnementaux » - magazine « Écologie et industrie de Russie » n° 3/97.
3. Production thermique d'hydrogène à partir de l'eau "Chemical Encyclopedia", vol. 1, M., 1988, p. 401).
4. Générateur d'électrohydrogène (demande internationale sous le système PCT -RU98/00190 du 10/07/97)
5. Génération d'énergie gratuite par décomposition de l'eau dans un processus électrolytique à haute efficacité, Actes « Nouvelles idées en sciences naturelles », 1996, Saint-Pétersbourg, pp. 319-325, éd. "Culminer".
6. Brevet américain 4 936 961 Méthode de production de gaz combustible.
7. Brevet US 4 370 297 Procédé et appareil pour la division thermochimique nucléaire de l'eau.
8. Brevet US 4 364 897 Procédé chimique et radiologique à plusieurs étapes pour la production de gaz.
9. Tapoter. USA 4 362 690 Dispositif pyrochimique pour la décomposition de l'eau.
10. Tapoter. États-Unis 4 039 651 Procédé thermochimique en boucle fermée produisant de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de l'eau.
11. Tapoter. US 4 013 781 Procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir d'eau en utilisant du fer et du chlore.
12. Tapoter. USA 3 963 830 Thermolyse de l'eau en contact avec des masses zéolitiques.
13. G. Lushcheykin « Electrets polymères », M., « Chimie », 1986.
14. « Chemical Encyclopedia », vol. 1, M., 1988, sections « eau » (solutions aqueuses et leurs propriétés)

Dudyshev Valery Dmitrievich Professeur de l'Université technique de Samara, docteur en sciences techniques, académicien de l'Académie écologique de Russie

Nom de l'inventeur : Ermakov Viktor Grigorievich
Nom du titulaire du brevet : Ermakov Viktor Grigorievich
Adresse de correspondance: 614037, Perm, rue Mozyrskaya, 5, appartement 70 Ermakov Viktor Grigorievich
Date de début du brevet : 1998.04.27

L'invention est destinée au secteur de l'énergie et peut être utilisée pour obtenir des sources d'énergie bon marché et économiques. Vapeur d'eau surchauffée à une température de 500-550°C. La vapeur d’eau surchauffée traverse un champ électrique constant à haute tension ( 6000 V) pour produire de l’hydrogène et de l’oxygène. La méthode est simple dans la conception matérielle, économique, résistante au feu et aux explosions et hautement productive.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'hydrogène, lorsqu'il est combiné avec l'oxygène par oxydation, occupe la première place en termes de teneur en calories pour 1 kg de carburant parmi tous les combustibles utilisés pour produire de l'électricité et de la chaleur. Mais le pouvoir calorifique élevé de l’hydrogène n’a pas encore été utilisé pour produire de l’électricité et de la chaleur et ne peut pas rivaliser avec les hydrocarbures.

Un obstacle à l’utilisation de l’hydrogène dans le secteur énergétique réside dans son mode de production coûteux, qui n’est pas économiquement justifié. Pour produire de l'hydrogène, on utilise principalement des installations d'électrolyse, peu productives et l'énergie dépensée pour produire de l'hydrogène est égale à l'énergie obtenue en brûlant cet hydrogène.

Il existe une méthode connue pour produire de l'hydrogène et de l'oxygène à partir de vapeur d'eau surchauffée à une température de 1 800 à 2 500 °C. décrit dans la demande britannique N 1489054 (cl. C 01 B 1/03, 1977). Cette méthode est complexe, gourmande en énergie et difficile à mettre en œuvre.

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La méthode la plus proche de la méthode proposée est la méthode de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau. sur un catalyseur en faisant passer cette vapeur à travers un champ électrique, décrit dans la demande britannique N 1585527 (cl. C 01 B 3/04, 1981).

Les inconvénients de cette méthode incluent :

impossibilité d'obtenir de l'hydrogène en grande quantité ;

l'intensité d'Energie;

la complexité de l'appareil et l'utilisation de matériaux coûteux ;

il est impossible de mettre en œuvre cette méthode lors de l'utilisation d'eau de procédé, car à la température de la vapeur saturée, des dépôts et du tartre se formeront sur les parois de l'appareil et sur le catalyseur, ce qui entraînera sa défaillance rapide ;

Pour collecter l'hydrogène et l'oxygène résultants, des conteneurs de collecte spéciaux sont utilisés, ce qui rend la méthode inflammable et explosive.

La tâche à laquelle l'invention est orientée estéliminant les inconvénients ci-dessus, ainsi que l'obtention d'une source d'énergie et de chaleur bon marché.

Ceci est réalisé par que dans le procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau, qui consiste à faire passer cette vapeur à travers un champ électrique, selon l'invention, de la vapeur surchauffée à une température de 500-550°C et faites-le passer à travers un champ électrique à courant continu à haute tension, provoquant ainsi la dissociation et la séparation de la vapeur en atomes hydrogène et oxygène.

LA MÉTHODE PROPOSÉE EST BASÉE SUR CE QUI SUIT

Connexion électronique entre les atomes hydrogène et oxygène s'affaiblit proportionnellement à l'augmentation de la température de l'eau. Ceci est confirmé par la pratique lors de la combustion de charbon sec. Avant de brûler du charbon sec, il est arrosé. Le charbon humide produit plus de chaleur et brûle mieux. Cela se produit parce qu’à la température élevée de combustion du charbon, l’eau se décompose en hydrogène et oxygène. L'hydrogène brûle et donne des calories supplémentaires au charbon, et l'oxygène augmente le volume d'oxygène dans l'air dans la chambre de combustion, ce qui favorise une combustion meilleure et complète du charbon.

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La température d'inflammation de l'hydrogène de 580 avant 590°C, la décomposition de l'eau doit être inférieure au seuil d'inflammation de l'hydrogène.

Liaison électronique entre les atomes d’hydrogène et d’oxygène à température 550°C est encore suffisant pour la formation des molécules d'eau, mais les orbites des électrons sont déjà déformées, la connexion avec les atomes d'hydrogène et d'oxygène est affaiblie. Pour que les électrons quittent leur orbite et que la liaison atomique entre eux se désintègre, les électrons doivent ajouter plus d’énergie, mais pas de chaleur, mais l’énergie d’un champ électrique à haute tension. Ensuite, l’énergie potentielle du champ électrique est convertie en énergie cinétique de l’électron. La vitesse des électrons dans un champ électrique continu augmente proportionnellement à la racine carrée de la tension appliquée aux électrodes.

La décomposition de la vapeur surchauffée dans un champ électrique peut se produire à une faible vitesse de vapeur, et une telle vitesse de vapeur à une température 550°C ne peut être obtenu que dans un espace ouvert.

Pour obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène en grande quantité, il faut utiliser la loi de conservation de la matière. De cette loi il résulte : quelle que soit la quantité d'eau décomposée en hydrogène et en oxygène, dans la même quantité nous obtenons de l'eau par l'oxydation de ces gaz.

La possibilité de mettre en oeuvre l'invention est confirmée par des exemples réalisés en trois options d'installation.

Les trois options d'installation sont constituées de produits cylindriques identiques et standardisés fabriqués à partir de tuyaux en acier.

Première option
Dispositif de fonctionnement et d'installation de la première option ( schéma 1).

Dans les trois options, le fonctionnement des installations commence par la préparation de vapeur surchauffée dans un espace ouvert avec une température de vapeur de 550 o C. L'espace ouvert assure une vitesse le long du circuit de décomposition de la vapeur jusqu'à 2 m/s.

La préparation de la vapeur surchauffée s'effectue dans un tube en acier /démarreur/ résistant à la chaleur, dont le diamètre et la longueur dépendent de la puissance de l'installation. La puissance de l'installation détermine la quantité d'eau décomposée, en litres/s.

Un litre d'eau contient 124 l d'hydrogène Et 622 l d'oxygène, en termes de calories, c'est 329 calories.

Avant de commencer l'installation, le démarreur se réchauffe de 800 à 1000°C/le chauffage se fait de quelque manière que ce soit/.

Une extrémité du démarreur est bouchée avec une bride à travers laquelle l'eau mesurée entre pour se décomposer à la puissance calculée. L'eau dans le démarreur chauffe jusqu'à 550°C, sort librement de l'autre extrémité du démarreur et pénètre dans la chambre de décomposition, à laquelle le démarreur est relié par des brides.

Dans la chambre de décomposition, la vapeur surchauffée est décomposée en hydrogène et oxygène par un champ électrique créé par des électrodes positives et négatives, qui sont alimentées en courant continu avec tension. 6000 V. L'électrode positive est le corps de la chambre lui-même /tuyau/, et l'électrode négative est un tuyau en acier à paroi mince monté au centre du corps, sur toute la surface duquel se trouvent des trous d'un diamètre de 20 millimètres.

Le tuyau de l'électrode est un maillage qui ne doit pas créer de résistance à l'hydrogène entrant dans l'électrode. L'électrode est fixée au corps du tuyau à l'aide de bagues et la haute tension est fournie via la même fixation. L'extrémité du tube d'électrode négative se termine par un tube électriquement isolant et résistant à la chaleur permettant à l'hydrogène de s'échapper à travers la bride de la chambre. L'oxygène sort du corps de la chambre de décomposition par un tuyau en acier. L'électrode positive/le corps de la caméra/ doit être mise à la terre et le pôle positif de l'alimentation CC doit être mis à la terre.

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Sortie hydrogène vers oxygène 1:5.

Deuxième option
Dispositif de fonctionnement et d'installation selon la deuxième option ( schéma 2).

L'installation de la deuxième option est conçue pour produire de grandes quantités d'hydrogène et d'oxygène en raison de la décomposition parallèle de grandes quantités d'eau et de l'oxydation des gaz dans les chaudières pour produire de la vapeur de travail à haute pression pour les centrales électriques fonctionnant à l'hydrogène/plus tard. WPP/.

Le fonctionnement de l'installation, comme dans la première option, commence par la préparation de vapeur surchauffée dans le démarreur. Mais ce démarreur est différent du démarreur de la version 1. La différence est qu'à l'extrémité du démarreur se trouve un robinet soudé dans lequel est monté un interrupteur à vapeur, qui a deux positions - "démarrer" et "marcher".

La vapeur générée dans le démarreur pénètre dans l'échangeur thermique, conçu pour ajuster la température de l'eau récupérée après oxydation dans la chaudière/ K1/ avant 550°C. Échangeur de chaleur / Que/ - tuyau, comme tous les produits de même diamètre. Entre les brides des tuyaux, des tubes en acier résistant à la chaleur sont installés, à travers lesquels passe de la vapeur surchauffée. Les tubes circulent avec de l'eau provenant d'un système de refroidissement fermé.

Depuis l'échangeur de chaleur, la vapeur surchauffée pénètre dans la chambre de décomposition, exactement de la même manière que dans la première option d'installation.

L'hydrogène et l'oxygène de la chambre de décomposition pénètrent dans le brûleur de la chaudière 1, dans lequel l'hydrogène est allumé avec un briquet - une torche est formée. La torche, circulant autour de la chaudière 1, y crée de la vapeur de travail à haute pression. La queue de la torche de la chaudière 1 entre dans la chaudière 2 et avec sa chaleur dans la chaudière 2 prépare de la vapeur pour la chaudière 1. L'oxydation continue des gaz commence tout au long du circuit des chaudières selon la formule bien connue :

2H 2 + O 2 = 2H 2 O + chaleur

En raison de l’oxydation des gaz, l’eau est réduite et de la chaleur est libérée. Cette chaleur dans l'installation est collectée par les chaudières 1 et les chaudières 2, transformant cette chaleur en vapeur de travail à haute pression. Et l'eau récupérée à haute température entre dans l'échangeur de chaleur suivant, et de là dans la chambre de décomposition suivante. Cette séquence de transition de l'eau d'un état à un autre se poursuit autant de fois qu'il est nécessaire d'obtenir de l'énergie de cette chaleur collectée sous forme de vapeur de travail pour fournir la puissance nominale. WPP.

Une fois que la première partie de la vapeur surchauffée contourne tous les produits, donne au circuit l'énergie calculée et laisse la dernière dans le circuit de chaudière 2, la vapeur surchauffée est dirigée à travers le tuyau vers l'interrupteur de vapeur monté sur le démarreur. L'interrupteur vapeur est déplacé de la position « start » à la position « run », après quoi il passe au démarreur. Le démarreur éteint /eau, réchauffement/. Depuis le démarreur, la vapeur surchauffée pénètre dans le premier échangeur de chaleur et de celui-ci dans la chambre de décomposition. Un nouveau jet de vapeur surchauffée débute le long du circuit. A partir de cet instant, le circuit de décomposition et de plasma se referme sur lui-même.

L'installation utilise de l'eau uniquement pour générer de la vapeur de travail à haute pression, qui est prélevée au retour du circuit de vapeur d'échappement après la turbine.

Manque de centrales électriques pour WPP- c'est leur encombrement. Par exemple, pour WPP sur 250 MW doit être décomposé en même temps 455 litres l'eau en une seconde, et cela nécessitera 227 chambres de décomposition, 227 échangeurs de chaleur, 227 chaudières / K1/, 227 chaudières / K2/. Mais une telle lourdeur ne sera justifiée au centuple que par le fait que le carburant pour WPP il n'y aura que de l'eau, sans parler de la propreté de l'environnement WPP, énergie électrique et chaleur bon marché.

Troisième option
3ème version de la centrale ( schéma 3).

Il s'agit exactement de la même centrale que la seconde.

La différence entre eux est que cette installation fonctionne en permanence à partir du démarreur ; le circuit de décomposition de la vapeur et de combustion de l'hydrogène en oxygène n'est pas fermé sur lui-même. Le produit final de l’installation sera un échangeur de chaleur doté d’une chambre de décomposition. Cette disposition des produits permettra de produire, en plus de l'énergie électrique et de la chaleur, de l'hydrogène et de l'oxygène ou de l'hydrogène et de l'ozone. Centrale électrique en marche 250 MW lors du fonctionnement à partir du démarreur, il consommera de l'énergie pour réchauffer le démarreur, de l'eau 7,2 m 3 /h et de l'eau pour la formation de vapeur de travail 1620 m 3 /h/eau utilisé à partir du circuit de retour des vapeurs d'échappement/. Dans la centrale électrique de WPP la température de l'eau 550°C. La pression de la vapeur 250 à. La consommation d'énergie pour créer un champ électrique par chambre de décomposition sera d'environ 3600 kW/h.

Centrale électrique en marche 250 MW lorsque vous placez des produits sur quatre étages, cela prendra de la place 114 x 20 m et la hauteur 10 m. Sans tenir compte de la superficie de la turbine, du générateur et du transformateur 250 kVA - 380 x 6000 V.

L'INVENTION PRÉSENTE LES AVANTAGES SUIVANTS

La chaleur obtenue par l'oxydation des gaz peut être utilisée directement sur place, et l'hydrogène et l'oxygène sont obtenus en recyclant la vapeur résiduaire et l'eau de procédé.

Faible consommation d'eau lors de la production d'électricité et de chaleur.

Simplicité de la méthode.

Des économies d'énergie importantes car il est dépensé uniquement pour réchauffer le démarreur au régime thermique établi.

Productivité élevée des processus, car la dissociation des molécules d'eau dure des dixièmes de seconde.

Sécurité contre les explosions et les incendies de la méthode, car lors de sa mise en œuvre, il n'est pas nécessaire de disposer de conteneurs pour collecter l'hydrogène et l'oxygène.

Lors du fonctionnement de l'installation, l'eau est purifiée plusieurs fois, se transformant en eau distillée. Cela élimine les sédiments et le tartre, ce qui augmente la durée de vie de l'installation.

L'installation est en acier ordinaire ; à l'exception des chaudières en acier réfractaire avec revêtement et blindage de leurs parois. Autrement dit, aucun matériau spécial coûteux n'est requis.

L'invention peut trouver une application dans l’industrie en remplaçant les hydrocarbures et le combustible nucléaire dans les centrales électriques par de l’eau bon marché, abondante et respectueuse de l’environnement, tout en maintenant la puissance de ces centrales.

RÉCLAMER

Procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau, notamment en faisant passer cette vapeur dans un champ électrique, caractérisés en ce qu'ils utilisent de la vapeur d'eau surchauffée à une température 500 - 550°C, passé à travers un champ électrique à courant continu haute tension pour dissocier la vapeur et la séparer en atomes d'hydrogène et d'oxygène.