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GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND WASSERSTOFF AUS WÄSSRIGEN FEECAL-LÖSUNGEN
WIRKSAME PRODUKTION VON WASSERSTOFF AUS WASSER
KAPILLARE ELEKTRISCHE ABLAUF VON FLÜSSIGKEITEN

GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND WASSERSTOFF AUS WÄSSRIGEN FEECAL-LÖSUNGEN. WIRKSAME PRODUKTION VON WASSERWASSERSTOFF UNTER VERWENDUNG VON KAPILLARISCHEM ELEKTRISCHEM ABFLUSS VON FLÜSSIGKEITEN

Dudyshev Valery, Russland, Samara
Samara Technical University

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Der Artikel diskutiert eine neue vielversprechende wissenschaftliche und technische Richtung der Wasserstoffenergie - die neueste Elektrokapillartechnologie zur Erzeugung von n 2 - und Brenngasen . Es basiert auf dem experimentell getesteten neuen elektrophysikalischen Effekt der intensiven „kalten“ Verdampfung und Dissoziation von wässrig-organischen Lösungen zu Brenngasen in einem starken elektrischen Feld. Der offene Effekt ist die physikalische Grundlage vieler neuer „Durchbruch" -Technologien in der Brennstoff- und Wasserstoff-Energie. Die Technologie wurde ...

Die effiziente Wasserstofferzeugung ist ein langjähriger Versuchungstraum der Zivilisation. Ein dringendes und dringendes Energieproblem ist die Vergasung fester und flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoffe, insbesondere die Schaffung und Implementierung energiesparender Technologien zur Erzeugung brennbarer Brenngase aus Kohlenwasserstoffen, einschließlich fossiler Brennstoffe. Die Aussicht, flüssigen organischen Abfall in billiges Brenngas umzuwandeln, ist verlockend.

Es gibt verschiedene Methoden zur Erzeugung von Wasserstoff durch Zersetzung von Wasser: thermische, elektrolytische, katalytische, thermochemische, thermogravitative, elektropulsförmige und andere. Ein signifikanter Energieverbrauch bei der Gewinnung von Brenngas aus Wasser in bekannten Technologien wird zur Überwindung der intermolekularen Bindungen von Wasser in seinem flüssigen Aggregatzustand aufgewendet. Biomethoden zur organischen Vergasung sind nicht universell einsetzbar, haben keine hohe Produktivität und sind für viele Parameter von entscheidender Bedeutung. Eine neue bewährte Technologie zur Erzeugung von Brenngas aus organischen Lösungen unter Verwendung eines elektrischen Feldes wird vorgeschlagen. Das einfachste Betriebsgerät zur experimentellen Realisierung des Effekts der Hochspannungskapillarelektroosmose zur „kalten“ Verdampfung und Dissoziation von Wassermolekülen ist in Abb. 1 dargestellt.

Das einfachste Gerät zur kapillaren Elektroosmose von Flüssigkeiten

Die einfachste Vorrichtung ( Fig. 1 ) zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Erzeugung von brennbarem Gas aus wäßrigen Lösungen besteht aus einem dielektrischen Tank 1 , in den eine Flüssigkeit 2 (Wasser-Kraftstoff-Emulsion oder gewöhnliches Wasser) aus einem feinporigen Kapillarmaterial, beispielsweise einem Docht, eingefüllt ist 3 , eingetaucht in diese Flüssigkeit und darin vorbefeuchtet, vom oberen Verdampfer 4 in Form einer kapillaren Verdampfungsfläche mit variabler Fläche in Form eines undurchlässigen Siebs (in Fig. 1 nicht dargestellt). Der Aufbau dieser Vorrichtung umfaßt auch Hochspannungselektroden 5, 5-1 , die elektrisch mit den gegenüberliegenden Anschlüssen der hochspannungsgeregelten Quelle eines elektrischen Wechselfeldes 6 verbunden sind , wobei eine der Elektroden 5 in Form einer Lochnadelplatte ausgebildet und beispielsweise parallel beweglich über dem Verdampfer 4 angeordnet ist er in einem Abstand, der ausreicht, um einen elektrischen Ausfall am benetzten Docht 3 zu verhindern, der mechanisch mit dem Verdampfer 4 verbunden ist .

Eine weitere Hochspannungselektrode ( 5-1 ), die am Eingang beispielsweise mit dem "+" - Anschluss der Feldquelle 6 elektrisch verbunden ist, ist mechanisch und elektrisch mit dem unteren Ende des porösen Materials, dem Docht 3 , fast am Boden des Tanks 1 mit seinem Ausgang verbunden. Für eine zuverlässige elektrische Isolierung ist die Elektrode durch einen elektrischen Isolator 5–2 durch den Durchgang vom Tankkörper 1 geschützt und durch einen vorgefertigten Gassammler 7 ergänzt . Im Wesentlichen ist eine Vorrichtung, die die Blöcke 3, 4, 5, 6 enthält, eine kombinierte Vorrichtung einer elektroosmotischen Pumpe und eines elektrostatischen Flüssigkeitsverdampfers 2 aus einem Tank 1 .

In Block 6 können Sie die Intensität alternierender ( "+", "-" ) elektrischer Felder von 0 bis 20 kV / cm einstellen. Die Elektrode 5 ist für die Möglichkeit, einen erzeugten Dampf durch sich selbst zu leiten, löchrig oder porös gemacht. Die Vorrichtung (Fig. 1) bietet auch die technische Möglichkeit, den Abstand und die Position der Elektrode 5 zur Oberfläche des Verdampfers 4 zu verändern. Prinzipiell können zur Erzeugung des erforderlichen elektrischen Feldes anstelle der elektrischen Einheit 6 und der Elektrode 5 auch keramische Monoelektrete verwendet werden. Die ersten Versuche der "Kaltverdampfung" und Die elektrokapillare Dissoziation von Flüssigkeiten wurde unter Verwendung von Wasser-Kraftstoff-Emulsionen und Kotlösungen verschiedener Konzentrationen als Flüssigkeiten durchgeführt Nye Zusammensetzung und Wärmekapazität. Unter der Einwirkung elektrostatischer Kräfte eines elektrischen Längsfeldes bewegen sich dipolpolarisierte Flüssigkeitsmoleküle durch die Kapillaren von der Kapazität in Richtung auf das entgegengesetzte elektrische Potential der Elektrode 5 ( Elektroosmose ), diese Felder werden durch die elektrischen Kräfte von der Oberfläche des Verdampfers 4 unterbrochen und wandeln sich zunächst in sichtbaren Nebel um und dissoziieren dann in ein elektrisches Feld bei minimalem Energieverbrauch der elektrischen Feldquelle ( 6 ). Partielle Elektroradiolyse, thermokinetische und elektrische Felddissoziation von feldverdampften flüssigen Molekülen erfolgt durch Kollision miteinander und mit Luft- und Ozonmolekülen, Elektronen in der Ionisationszone zwischen Verdampfer 4 und oberer Elektrode 5 . Wie Versuche zeigen, treten diese unter Bildung von brennbaren Gasen auf. Ferner gelangt dieses Brenngas durch den Gassammler 7 in die Speichereinrichtung, beispielsweise in die Brennräume eines Kraftfahrzeugs.

Die Zusammensetzung dieses brennbaren Brenngases umfasst Wasserstoff ( H 2 ) -Moleküle, % Sauerstoff, Wassermoleküle, Methan und andere komplexe organische Brennstoffmoleküle usw. Es wurde experimentell gezeigt, dass die Intensität des Verdampfungs- und Dissoziationsprozesses seiner Dampfmoleküle und die Zusammensetzung der Brenngase wesentlich von der Änderung abhängen Parameter von wässrigen Lösungen, Installation und elektrischem Feld. Der Brennwert von Brenngas wurde durch Verbrennen zum Erhitzen eines Kontrollvolumens von Wasser abgeschätzt.

Die Versuche zeigten die hohe Leistungsfähigkeit dieser Kapillartechnologie zur Kaltverdampfung von wässrigen Lösungen und zur Gasbildung. Also in 10 Minuten mit einem Durchmesser eines Kapillarbündels und einem Arbeitszylinder von 10 cm . Kapillarelektro-Kosmos verdampfte ein ausreichend großes Volumen an Wasser-Kraftstoff-Emulsion ( 1 Liter) mit praktisch keinem Energieverbrauch. Bei einer Konzentration von Brenngas von 10 bis 30% des Volumens der verdampften Lösung. Experimente zeigen, dass in jeder der Kapillaren mit einer elektrifizierten Flüssigkeit praktisch keine elektrostatische Strömung auftritt und gleichzeitig arbeitet Ionenpumpe, die einen Pol eines polarisierten und teilweise ionisierten Feldes in einer Mikrometer-Kapillare im Durchmesser einer Flüssigkeits- (Wasser-) Säule von einem Potential abhebt la ein elektrisches Feld an die Flüssigkeit zugeführt wird sich und dem unteren Ende der Kapillare in die entgegengesetzte elektrische Potential, mit einem Spalt relativ zu dem entgegengesetzten Ende der Kapillare angeordnet. Infolgedessen unterbricht eine solche ionenelektrostatische Pumpe intensiv die intermolekularen Bindungen von Wasser, bewegt aktiv polarisierte Wassermoleküle und ihre Radikale unter Druck durch die Kapillare und injiziert diese Moleküle zusammen mit den zerrissenen elektrisch geladenen Radikalen der Wassermoleküle außerhalb der Kapillare auf das entgegengesetzte elektrische Feldpotential. Experimente zeigen, dass die partielle Dissoziation (Bruch) von solvatisierten Molekülen wässrig-organischer Lösungen umso größer ist, je höher die elektrische Feldstärke ist. Bei all diesen komplizierten und gleichzeitig ablaufenden Prozessen der Kapillarelektroosmose einer Flüssigkeit wird genau die potentielle Energie des elektrischen Feldes verwendet. Gleichzeitig werden beim Austritt aus den Kapillaren die gasförmigen Moleküle aus Wasser und Solvaten durch die elektrostatischen Kräfte des elektrischen Feldes in Methan, H 2 und O 2 gebrochen. Da dieser Prozess des Phasenübergangs einer Wasserflüssigkeit in Wassernebel (Gas) und der Dissoziation von Wassermolekülen in einem Experiment ohne sichtbaren Energieaufwand (Wärme und unbedeutende Elektrizität) abläuft, ist es wahrscheinlich, dass die potentielle Energie des elektrischen Feldes auf irgendeine Weise verbraucht wird. Die kapillare Hochspannungselektroosmose einer wässrigen Flüssigkeit sorgt somit durch die Nutzung der potentiellen Energie des elektrischen Feldes für eine wirklich intensive und energielose Verdampfung und Aufspaltung von Wassermolekülen in Brenngas ( H 2 , O 2 , H 2 O ). Trotz der relativ einfachen technischen Implementierung der Technologie selbst ist die reale Physik und Energetik der Prozesse während der Implementierung dieses Effekts sehr komplex und wird noch immer vollständig verstanden.

Da während der kapillaren elektroosmotischen "kalten" Verdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten viele verschiedene elektrochemische, elektrophysikalische, elektromechanische und andere Prozesse gleichzeitig und abwechselnd ablaufen, insbesondere wenn sich die wässrige Lösung entlang der Kapillare der molekularen Injektion vom Rand der Kapillare in Richtung des elektrischen Feldes bewegt.

Einfach ausgedrückt besteht die physikalische Essenz des neuen Effekts und der neuen Technologie darin, die potentielle Energie des elektrischen Feldes in die kinetische Energie der Bewegung flüssiger Moleküle und Strukturen entlang der Kapillare und außerhalb derselben umzuwandeln. Darüber hinaus wird beim Verdampfen und Dissoziieren einer Flüssigkeit praktisch kein elektrischer Strom verbraucht, da die potentielle Energie des elektrischen Feldes verbraucht wird. Es ist das elektrische Feld in der Kapillarelektroosmose , das das Auftreten und gleichzeitige Auftreten vieler nützlicher Effekte der Umwandlung molekularer Strukturen und Moleküle einer Flüssigkeit in ein brennbares Gas während der Umwandlung ihrer Fraktionen und des Aggregatzustands in ein Gerät auslöst und unterstützt. Das heißt: Die Hochspannungs-Kapillarelektroosmose bietet sowohl eine starke Polarisation von Wassermolekülen als auch ihrer Strukturen bei gleichzeitigem teilweisen Aufbrechen der intermolekularen Bindungen von Wasser in einer elektrifizierten Kapillare, wobei polarisierte Wassermoleküle und Cluster durch die potentielle Energie eines elektrischen Feldes in geladene Radikale in der Kapillare selbst zerkleinert werden.

Die Einstellung der Intensität der Wassernebelbildung (der Intensität der Kaltverdampfung) erfolgt durch Änderung der Parameter des entlang des Kapillarverdampfers gerichteten elektrischen Feldes und (oder) durch Änderung des Abstandes zwischen der Außenfläche des Kapillarmaterials und der Beschleunigungselektrode, mit der in den Kapillaren ein elektrisches Feld erzeugt wird.

Die Leistung der Wasserstofferzeugung aus Wasser wird durch Ändern (Regulieren) der Größe und Form des elektrischen Feldes, der Fläche und des Durchmessers der Kapillaren und durch Ändern der Zusammensetzung und Eigenschaften von Wasser gesteuert. Diese Bedingungen für die optimale Dissoziation einer Flüssigkeit sind je nach Flüssigkeitstyp, Kapillareigenschaften und Feldparametern unterschiedlich. und bestimmt durch die erforderliche Durchführung des Dissoziationsprozesses einer bestimmten Flüssigkeit. Experimente zeigen, dass die effizienteste Erzeugung von H 2 aus Wasser erreicht wird, indem die durch Elektroosmose erhaltenen Moleküle des Wassernebels mit einem zweiten elektrischen Feld gespalten werden , dessen rationale Parameter hauptsächlich experimentell ausgewählt wurden ( 2 ). Insbesondere wurde festgestellt, dass die Zweckmäßigkeit der endgültigen Aufspaltung der Wassernebelmoleküle genau durch ein gepulstes elektrisches Wechselfeld mit einem Feldvektor senkrecht zum Vektor des ersten bei der Wasserelektroosmose verwendeten Feldes erzeugt wird. Die Wirkung eines elektrischen Feldes auf eine Flüssigkeit während ihrer Umwandlung in Nebel und dann beim Aufspalten von Flüssigkeitsmolekülen kann gleichzeitig oder abwechselnd erfolgen.

Dank dieser beschriebenen Mechanismen ist es bei kombinierter Elektroosmose und der Einwirkung von zwei elektrischen Feldern auf eine Flüssigkeit (Wasser) in einer Kapillare möglich, eine maximale Produktivität des Prozesses zur Erzeugung von brennbarem Gas zu erzielen und die Kosten für elektrische und thermische Energie praktisch zu eliminieren, wenn dieses Gas aus Wasser aus irgendwelchen Wasser-Brennstoff-Flüssigkeiten gewonnen wird.

Diese Technologie ist im Prinzip für die Herstellung von Brenngas aus flüssigen Brennstoffen oder deren wässrigen Emulsionen anwendbar.

Das entstehende Brenngas hatte je nach Konzentration von Wasser-Kraftstoff-Nebel und H 2 unterschiedliche Wärmekapazitäten. Es wurde durch Verbrennen und Erhitzen eines Kontrollvolumens Wasser bewertet. Am effektivsten verbrannte dieses Gas in einem elektrischen Feld / 4 / .

Weitere allgemeine Aspekte der praktischen Umsetzung der neuen Technologie

Betrachten wir einige praktische Aspekte der Umsetzung der vorgeschlagenen neuen revolutionären Elektrotechnik zur Zersetzung von Kohlenwasserstofflösungen, ihre anderen möglichen wirksamen Optionen zur Entwicklung des Grundschemas für die Umsetzung der neuen Technologie sowie einige zusätzliche Erklärungen, technologische Empfehlungen und technologische „Tricks“, die bei ihrer praktischen Umsetzung nützlich sind.

Einige andere bewährte Optionen für elektroosmotische Kraftstoffgeneratoren sind in vereinfachter Form in Abb . 2-3 dargestellt . Eine der einfachen Möglichkeiten für ein kombiniertes Verfahren zur Erzeugung von brennbarem Gas aus einem Wasser-Kraftstoff-Gemisch oder Wasser kann in einer Vorrichtung implementiert werden ( Abb. 2 ).

Sie besteht im wesentlichen aus einer Kombination der Vorrichtung ( Fig. 1 ) mit einer zusätzlichen Vorrichtung, die flache Querelektroden 8, 8-1 enthält, die an einer zweiten Quelle eines starken elektrischen Feldes 9 angebracht sind .

Der Brennstoffvergaser ist mit einer thermischen Heizung 10 ausgestattet , die beispielsweise unter dem Boden des Tanks 1 angeordnet ist . In Fahrzeugen kann dies der Abgaskrümmer heißer Abgase sein, die Seitenwände des Motorgehäuses. Die Blöcke 3, 4, 5, 6 umfassen insgesamt die kombinierte Vorrichtung einer elektroosmotischen Pumpe und eines elektrostatischen Flüssigkeitsverdampfers. In Block 6 können Sie die elektrische Feldstärke von 1 kV / cm bis 30 kV / cm einstellen. Die Vorrichtung ( Fig. 2 ) bietet auch die technische Möglichkeit, den Abstand und die Position des Plattengeflechts oder der porösen Elektrode 5 relativ zum Verdampfer 4 und den Abstand zwischen den flachen Elektroden 8 und 8-1 zu ändern.

Um die Intensität der Gewinnung von Brenngas zu erhöhen, empfiehlt es sich, zuerst die Flüssigkeit (Wasser) zu aktivieren (Vorheizen, vorläufige Trennung in saure und alkalische Anteile, Elektrifizierung und Polarisierung usw.). Die vorläufige Elektroaktivierung von Wasser (und einer etwaigen Wasseremulsion) mit seiner Trennung in saure und alkalische Fraktionen erfolgt durch Teilelektrolyse mit Hilfe zusätzlicher Elektroden, die zur anschließenden getrennten Verdampfung in spezielle semipermeable Membranen eingebracht werden ( Abb . 3 ).

Elektroosmotischer Kraftstoffgenerator

Abb. 2

Elektroosmotischer Kraftstoffgenerator

Abb. 3

Bei der vorläufigen Trennung von zunächst chemisch neutralem Wasser in chemisch aktive (saure und alkalische) Fraktionen wird die Umsetzung der Technologie zur Erzeugung von brennbarem Gas aus Wasser bei Minustemperaturen (bis –30 Grad Celsius ) möglich, was im Winter für Fahrzeuge sehr wichtig und nützlich ist. Denn ein solches „fraktioniertes“ elektroaktiviertes Wasser gefriert bei Frost überhaupt nicht. Dies bedeutet, dass eine solche Anlage zur Erzeugung von Brenngas und H 2 aus solchem ​​aktivierten Wasser auch bei Umgebungstemperaturen unter Null und bei kaltem Wetter arbeiten kann. Diese Vorrichtung ist im Gegensatz zu den oben erläuterten mit einem elektrochemischen Aktivator aus Flüssigkeit, zwei Elektrodenpaaren 5, 5-1, ergänzt . Die Vorrichtung ( Fig. 3 ) enthält einen Behälter 1 mit Flüssigkeit 2 , beispielsweise Wasser, zwei porösen Kapillardochten 3 mit Verdampfern 4 , zwei Elektrodenpaaren 5, 5-1 . Die Quelle des elektrischen Feldes 6 , dessen elektrische Potentiale an die Elektroden 5, 5-1 angeschlossen sind . Die Vorrichtung enthält auch ein Gassammelrohr 7 , eine Trennfilter-Sperrmembran 19 , die den Tank 1 in zwei Teile teilt. Eine zusätzliche Einheit der betragsmäßig geregelten Wechselspannung 17 , deren Ausgänge über die Elektroden 18 in die Flüssigkeit 2 innerhalb des Tanks 1 zu beiden Seiten der semipermeablen Membran 19 eingeleitet werden.

Es ist möglich, dieses Verfahren zur Dissoziation und Erzeugung von Brenngasen aus nahezu jeder wasserorganischen Emulsion anzuwenden. Unsere Experimente zeigen, dass mit dieser Technologie flüssige organische Lösungen (z. B. flüssige Fäkalien von Menschen und Tieren) effizient als Rohstoffe für die Brenngaserzeugung verwendet werden können. Ein solches Hybridbrenngas aus organischen Abfällen ist weniger explosiv als H 2 . Somit ist die vorliegende Kraftstofftechnologie sowohl zur Vergasung von Wasser-Kraftstoff-Emulsionen als auch zur nützlichen Vergasung von flüssigen organischen Abfällen effektiv anwendbar. Diagramme der Abhängigkeit der Brenngasproduktivität von den Prozessparametern sind in Abb. 2 dargestellt . 4

Diagramme zur Abhängigkeit der Brenngasproduktivität von den Parametern des Elektroosmoseprozesses

SCHLUSSFOLGERUNGEN

Ein neuer elektrophysikalischer Effekt der intensiven Hochspannungskapillare - "kaltes" Verdampfen und Dissoziieren von Molekülen beliebiger Flüssigkeiten in starken elektrischen Feldern bestimmter Parameter wurde entdeckt und experimentell untersucht.

Die Essenz der neuen Methode zur Herstellung von Brenngasen durch Spaltung praktisch jeder Flüssigkeit besteht darin, ihre intermolekularen und molekularen Bindungen durch Hochspannungskapillarelektroosmose aufzubrechen.

Die vorgeschlagene energiesparende Technologie zur Erzeugung von Brenngasen aus schwach leitenden wässrigen Lösungen ist für die effiziente Erzeugung von Brenngas aus flüssigen Brennstoffen und Wasser-Brennstoff-Emulsionen einschließlich flüssiger organischer Abfälle anwendbar.

LITERATUR

  1. Dudyshev V.D. „Ein neuer Effekt der Kaltverdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten auf der Grundlage des kapillarelektroosmotischen Effekts„ in der Schiene “Neue Energie“ „Nr. 1/2003
  2. VDDudyshev Neuer Effekt der Goldverdampfung - Neue Energietechnologien - Januar 2003
  3. DUDYSHEV VALERY DMITRIEVICH (RU) ZAVYALOV STANISLAV YURIEVICH (RU); VERFAHREN ZUM DISSOCIIEREN VON FLÜSSIGKEIT - Angefordertes Patent WO0207874 - Anmeldenummer WO2001RU00308 20010725
  4. Dudyshev V.D. „Die Elektrobrandtechnologie ist ein wirksamer Weg, um Energie- und Umweltprobleme zu lösen -„ Ökologie und Industrie Russlands “, Nr. 3/97
  5. Stanley Meyer US-Patent 4,936,961, Verfahren zur Herstellung von Brenngas

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Autoren: Doctor tech. Wissenschaften, Professor N. Dudyshev
Erscheinungsdatum 10.12.2006