Александр Фролов - Новые источники энергии

В одном из вариантов такой конструкции, вместо угольного электрода применяется алюминиевый электрод (провод) с постоянной автоматической подачей его в область сгорания. Образуемый оксид алюминия периодически надо удалять из реактора.

Рассмотрим основы конструирования автономных электрогенераторов на базе стандартных двигателей внутреннего сгорания и электролизера. Важным условием безопасности таких систем является использование односторонних клапанов в газопроводах, а также хотя бы одной промежуточной емкости с какой-либо бензолосодержащей жидкостью (бензол, ацетон, спирт и т. п.), необходимой для того, чтобы пропускаемый через нее гремучий газ стал невзрывоопасным. В зависимости от типа жидкости, находящейся в данной промежуточной емкости, снижается температура горения газа. Схема подготовки водно-газовой смеси показана на рис. 220.

В двигатель подается вода, в распыленном виде (через форсунку), смешанная с воздухом и гремучим газом. Гремучий газ с выхода электролизера, должен пройти через клапан, а затем через распылитель аэратора на дне емкости с бензольной жидкостью. Мелкодисперсная распыленная вода, в сочетании с водородно-кислородной смесью, является отличным экологически чистым возобновляемым топливом.

Распыление воды (на рис. 220 не показано) может производиться различным способом, нагревом (горячий пар) или ультразвуковым излучателем, которые используются при создании холодного тумана в системах поддержания влажности помещений. Такая воднотопливная смесь может гореть не только в двигателе внутреннего сгорания, но и в любой котельной, а также использоваться на топливных электростанциях вместо солярки. Перспективы интересные: представьте себе, что все автономные электрогенераторы, силовые установки судов и мощные двигатели грузовиков, работающие сейчас на топливе могут быть модернизированы для работы на воде. Теоретических препятствий для этого нет. В таком случае, рынок автономных источников энергии ждут большие позитивные изменения.

Останавливают внедрение незнание технологии высокоэффективного резонансного электролиза, например, методов Мейера, а также сомнения по последствиям применения водно-топливной смеси для двигателей внутреннего сгорания (ржавчина, коэффициент детонации и т. п.) Все это требует практического изучения. В котельных меньше проблем с внедрением водно-топливных технологий, кроме трудностей с получением разрешения РОСТЕХНАДЗОРА на эксплуатацию таких энергосистем.

Предложенные методы получения дешевого водорода из воды можно будет использовать для создания промышленных электролизеров, которые найдут применение в будущей водородной энергетике. Очевидно, что на базе эффективных электролизеров, сжигая полученный газ в двигателе внутреннего сгорания или в газотурбинном приводе электрогенератора, представляется возможным создание электростанций любой мощности, а также транспорта, работающего на обычной воде.

Кстати, в Сочи начата программа по переводу всего городского транспорта на водород, а также строится водородная газотурбинная электростанция. В настоящее время, по проекту планируется привозной водород, но в будущем, его можно вырабатывать на месте из воды, используя для этого новые технологии, и затрачивая примерно 5 % электрической мощности, генерируемой электростанцией, на разложение воды в газ.

В некоторых частных случаях, такое применение воды в роли топлива уже началось. Американская компания GreenHomeHeaters продает технологию изготовления котельных для домашнего использования, работающих на воде. В данном случае, система не автономная, так как электролизер требует наличия внешнего источника электроэнергии. Смысл применить данную технологию есть, поскольку практические результаты ее внедрения говорят о том, что 400 Ватт электроэнергии дает возможность обогреть такой «водородной котельной» помещение площадью 100 квадратных метров. Экономия примерно в 10 раз, так как, обычно, для такого помещения требуется использовать нагреватель мощностью 5 кВт.

Необходимо отметить, что высокоэффективные методы разложения воды используют какой-либо секрет, то есть особенность технологии, существенный фактор… Например, всем известно, что вода кипит про 100 градусах по Цельсию, при обычном давлении. При пониженном давлении, вода закипит при небольшом нагреве. При определенном низком давлении, вода «кипит», то есть распадается на молекулы, при обычной комнатной температуре. Очевидно, что и электролиз воды будет происходить при различных условиях, если его организовать при пониженном или повышенном давлении.

Для случая использования соленой или морской воды, было найдено еще одно интересное решение. Химики из Пенсильванского государственного университета в США подтвердили, что инженеру Джону Канзиусу действительно удалось создать аппарат, позволяющий сжигать соленую воду. В аппарате Канзиуса, соленая вода подвергается воздействию радиоволн, которые ослабляют связи между ее компонентами и высвобождают водород. Возможно, это воздействие аналогично методу Пухарича, но для частот около 10 МГц. При наличии искры, водород воспламеняется и горит ровным пламенем, температура которого, как показывают эксперименты, может превышать 1600 °C. Автор подчеркивает, что процесс высвобождения водорода не является формой электролиза, имеет место другое явление, связанное с высокочастотным возбуждением соленой воды. Воду, по методу Канзиуса, не надо подвергать никакой специальной очистке, годится любая соленая вода (хотя разная соленость и разные дополнительно растворенные вещества влияют на температуру и окраску пламени), в том числе взятая непосредственно из моря. Это открывает большие перспективы. Соленая вода доступна почти в любом регионе Земли практически в неограниченном количестве, для окружающей среды аппарат безвреден: отходом производства является опять же вода. Автор подал заявку на патент по использованию соленой воды в качестве альтернативного топлива.

Из наиболее технологичных направлений получения водорода, необходимо рассмотреть «протонно-обменные мембраны» (proton exchange membranes PEM). Обычно, их применение в преобразователях энергии решает задачу получения электронов, например, в топливных элементах, подавая кислород и водород на вход, на выходе получают воду и электроэнергию. Проходя через мембраны, газ отдает свои электроны, и соединяется в воду. Однако, есть и другое применение мембран, «обратный процесс» сортировки протонов (атомарного водорода), который упрощенно показан на рис. 221.

Представим себе погруженную в воду трубку, нижний конец которой закрыт. Давление воды на стенки трубки зависит от высоты столба воды. Несущим материалом для стенок трубки может быть пористый диэлектрик, покрытый тонким слоем (пленкой) металла, пропускающего водород. Известны металлы, обладающие сродством к водороду, например палладий, платина, а также, менее дорогие титан и никель. При определенных условиях, внутри трубки будет собираться водород, который можно извлекать для практических целей. Трубки можно собрать в пучки, и такая установка будет компактной, а главное, не требующей затрат на получение водорода из воды. К недостаткам данного метода относится постепенное загрязнение мембран примесями воды, поэтому необходимо снижать себестоимость их производства. Новые перспективы данной технологии открываются при использовании нанотрубок нужного диаметра.