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GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND HYDROGEN AUS WASSER-GESICHTSLÖSUNGEN
EFFEKTIVE WIEDERAUFNAHME VON HYDROGEN AUS WASSER MIT HILFE
Kapillarelektrolyse von Flüssigkeiten

GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND HYDROGEN AUS WASSER-GESICHTSLÖSUNGEN. EFFIZIENTE HERSTELLUNG VON HYDROGEN AUS WASSER DURCH DAS KAPILLAR ELEKTROOXYM VON FLÜSSIGKEITEN

Dudyshev Valery Dmitrievich, Russland, Samara
Technische Universität Samara

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Der Artikel diskutiert eine neue vielversprechende wissenschaftlich-technische Richtung der Wasserstoff-Energie - die neueste elektrokapillare Technologie zur Gewinnung von n 2 und Brenngasen . Es basiert auf einem neuen elektrophysikalischen Effekt der intensiven "kalten" Verdampfung und Dissoziation von Wasser-organischen Lösungen in Brenngase 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 getestet ...

Die effektive Produktion von Wasserstoff aus Wasser ist ein langgehegter Zivilisationstraum. Ein dringendes und dringendes Energieproblem besteht auch in der Vergasung von festen und flüssigen Kohlenwasserstoffbrennstoffen, insbesondere in der Schaffung und Implementierung von energiesparenden Technologien zur Erzeugung von brennbaren Brenngasen aus beliebigen Kohlenwasserstoffen, einschließlich Kohle. Die Aussicht, flüssige organische Abfälle in billiges Brenngas umzuwandeln, ist verlockend.

Für die Zersetzung von Wasser sind verschiedene Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff bekannt: thermische, elektrolytische, katalytische, thermochemische, thermogravitative, Elektropulse und andere. Signifikante Energiekosten bei der Gewinnung von Brenngas aus Wasser in bekannten Technologien werden zur Überwindung von intermolekularen Wasserbindungen in ihrem flüssigen Aggregatzustand verwendet. Biomethoden der Vergasung organischer Materie besitzen keine Universalität, hohe Produktivität und sind für viele Parameter kritisch. Eine neue bewährte Technologie zur Gewinnung von Brenngas aus organischen Lösungen unter Verwendung eines elektrischen Feldes wird vorgeschlagen. Das einfachste Betriebsgerät zur experimentellen Realisierung des Effekts der Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose für die "kalte" Verdampfung und Dissoziation von Wassermolekülen ist in Abb. 2 dargestellt.

Das einfachste Gerät der Kapillar-Elektroosmose von Flüssigkeiten

Die einfachste Vorrichtung ( Fig. 1 ) zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung eines brennbaren Gases aus wässrigen Lösungen besteht aus einem dielektrischen Behälter 1 mit einer darin eingefüllten Flüssigkeit 2 (Wasserkraftstoffemulsion oder gewöhnliches Wasser) aus einem feinporösen Kapillarmaterial, beispielsweise einem Faserdocht 3 , eingetaucht in diese Flüssigkeit und darin benetzt, von dem oberen Verdampfer 4 in der Form einer kapillaren Verdampfungsoberfläche mit einer variablen Fläche in der Form einer undurchlässigen Abschirmung (in 1 nicht gezeigt). Diese Vorrichtung enthält auch Hochspannungselektroden 5, 5-1, die elektrisch in entgegengesetzten Enden einer hochspannungsgesteuerten Quelle eines statischen elektrischen Vorzeichens 6 verbunden sind , wobei eine der Elektroden 5 in Form einer Lochnadelplatte ausgebildet und beispielsweise parallel über dem Verdampfer 4 beweglich angeordnet ist in einem Abstand, der ausreichend ist, um einen elektrischen Durchschlag des nassen Dochts 3 zu verhindern, der mechanisch mit dem Verdampfer 4 verbunden ist .

Eine andere Hochspannungselektrode ( 5-1 ), die elektrisch mit dem Eingang verbunden ist, beispielsweise mit dem "+" - Anschluss der Feldquelle 6 , ist mechanisch und elektrisch mit dem unteren Ende des porösen Materials, Docht 3 , fast am Boden des Behälters 1 durch dessen Ausgang verbunden. Zur sicheren elektrischen Isolierung ist die Elektrode durch einen durchgehenden elektrischen Isolator 5-2 gegen den Tankkörper 1 geschützt, der mit einem Gassammler 7 ergänzt ist . Somit ist die Vorrichtung, die die Einheiten 3, 4, 5, 6 umfasst, eine kombinierte Vorrichtung einer elektroosmotischen Pumpe und eines elektrostatischen Flüssigkeitsverdampfers 2 aus dem Behälter 1 .

Mit Block 6 können Sie die Spannung eines konstanten ( "+", "-" ) elektrischen Feldes von 0 bis 20 kV / cm einstellen. Die Elektrode 5 ist perforiert oder porös, um zu ermöglichen, dass der erzeugte Dampf selbst durchtritt. In der Vorrichtung (Fig. 1) ist es auch möglich, den Abstand und die Position der Elektrode 5 relativ zur Oberfläche des Verdampfers 4 zu ändern. Im Prinzip können keramische monoelektrische Vorrichtungen anstelle des elektrischen Blocks 6 und der Elektrode 5 verwendet werden , um die erforderliche elektrische Feldstärke zu erzeugen. Die elektrokapillare Dissoziation von Flüssigkeiten wurde unter Verwendung von Wasser-Brennstoff-Emulsionen und Fäkalienlösungen verschiedener Konzentrationen als Flüssigkeiten durchgeführt, wobei die Brenngase sehr unterschiedlich waren Nye Zusammensetzung und Wärmekapazität. Unter Einwirkung der elektrostatischen Kräfte des longitudinalen elektrischen Feldes bewegen sich die dipolpolarisierten Moleküle der Flüssigkeit entlang der Kapillaren vom Gefäß zum entgegengesetzten elektrischen Potential der Elektrode 5 ( Elektroosmose ), werden durch diese elektrischen Feldkräfte von der Oberfläche des Verdampfers 4 abgerissen und verwandeln sich zunächst in sichtbaren Nebel und dissoziieren dann im elektrischen Feld mit dem minimalen Energieverbrauch der Quelle des elektrischen Feldes ( 6 ). Die partielle Elektroradialyse, thermokinetische und elektrische Felddissoziation von durch das Feld verdampften Flüssigkeitsmolekülen entsteht, indem sie miteinander und mit Luftmolekülen und Ozonmolekülen in der Ionisationszone zwischen dem Verdampfer 4 und der oberen Elektrode kollidieren. Wie Experimente zeigen, treten diese unter Bildung eines brennbaren Gases auf. Ferner strömt dieses Brenngas durch den Gassammler 7 in den Akkumulator, beispielsweise in die Brennräume des Kraftfahrzeugs.

Die Zusammensetzung dieses brennbaren Brennstoffgases umfaßt Wasserstoffmoleküle ( H 2 ), % 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 Brennstoffgase im wesentlichen von der Änderung abhängen Parameter von wässrigen Lösungen, Installation und elektrisches Feld. Der Brennwert des Brenngases wurde geschätzt, indem man es verbrannte, um das Bezugsvolumen von Wasser zu erhitzen.

Die Experimente zeigten die hohe Produktivität dieser Kapillartechnologie der kalten Verdampfung wässriger Lösungen und Gasbildung. Also, für 10 Minuten mit dem Durchmesser des Kapillar-Kabelbaums und Arbeitszylinder 10 cm . der Kapillarelektrospot verdampft ein praktisch großes Volumen an Wasser-Brennstoff-Emulsion ( 1 Liter) praktisch ohne Stromverbrauch, bei einer Brenngaskonzentration von 10 bis 30% des Volumens der verdampften Lösung, Experimente zeigen, daß in fast jeder Kapillare mit elektrifizierter Flüssigkeit ein fast elektrostatischer Strom fließt Ionenpumpe, die die durch das Feld in der Kapillare polarisierte und teilweise ionisierte Säule einer Mikrometer-großen Flüssigkeitssäule (Wasser) von einem Potentiometer anheben 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. Eine solche ionenelektrostatische Pumpe bricht daher intensiv die intermolekularen Bindungen von Wasser auf, bewegt sich aktiv mit polarisierten Wassermolekülen und ihren Radikalen durch die Kapillare und injiziert diese Moleküle zusammen mit zerrissenen elektrisch geladenen Radikalen von Wassermolekülen jenseits der Kapillare zum entgegengesetzten Potential des elektrischen Feldes. 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 simultanen Prozessen der kapillaren Elektroosmose ist die Flüssigkeit genau die potentielle Energie des elektrischen Feldes. Gleichzeitig werden am Ausgang der Kapillaren die gasförmigen Moleküle von Wasser und Solvaten durch elektrostatische Kräfte des elektrischen Feldes zu Methan, H 2 und O 2 zerbrochen. Da dieser Prozess des Phasenübergangs einer Flüssigkeit von Wasser in Wassernebel (Gas) und die Dissoziation von Wassermolekülen im Experiment im Allgemeinen ohne sichtbaren Energieaufwand (Wärme und triviale elektrische Energie) abläuft, wird wahrscheinlich die potentielle Energie des elektrischen Feldes in irgendeiner Weise genutzt. Die Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose einer wässrigen Flüssigkeit liefert also durch die Nutzung der potentiellen Energie des elektrischen Feldes eine wirklich intensive und energetisch nicht-flüchtige Verdampfung und Spaltung von Wassermolekülen in ein Brenngas ( H 2 , O 2 , H 2 O ). Trotz der relativen Einfachheit der technischen Umsetzung der Technologie selbst ist die reale Physik und Energie der Prozesse in der Realisierung dieses Effekts sehr kompliziert und wird bis zum Ende vollständig verstanden.

Da viele elektrochemische, elektrophysikalische, elektromechanische und andere Prozesse simultan und alternierend im Prozess der kapillaren elektroosmotischen "kalten" Verdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten stattfinden, insbesondere wenn sich die wässrige Lösung durch die Kapillare der Injektion von Molekülen vom Rand der Kapillare in Richtung des elektrischen Feldes bewegt.

Einfach gesagt besteht das physikalische Wesen des neuen Effekts und der neuen Technologie darin, die potentielle Energie des elektrischen Feldes in die kinetische Energie der Bewegung der flüssigen Moleküle und Strukturen entlang und außerhalb der Kapillare umzuwandeln. Gleichzeitig wird beim Verdampfen und Dissoziieren der Flüssigkeit ein elektrischer Strom praktisch nicht verbraucht, da die potentielle Energie des elektrischen Feldes verbraucht wird. Es ist das elektrische Feld in der Kapillar- Elektroosmose, das die Entstehung und gleichzeitige Strömung in der Flüssigkeit während der Umwandlung ihrer Fraktionen und Aggregatzustände in die Vorrichtung vieler nützlicher Effekte der Umwandlung von molekularen Strukturen und flüssigen Molekülen in ein brennbares Gas auslöst und aufrechterhält. Nämlich: Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose liefert gleichzeitig starke Polarisation von Wassermolekülen und deren Strukturen bei gleichzeitiger teilweiser Zerstörung von intermolekularen Wasserbindungen in der elektrifizierten Kapillare, Fragmentierung von polarisierten Wassermolekülen und -clustern in geladene Radikale in der Kapillare selbst durch die potentielle Energie des elektrischen Feldes.

Die Einstellung der Intensität der Bildung von Wassernebel (die Intensität der kalten Verdampfung) wird durch Veränderung der Parameter des entlang des Kapillarverdampfers gerichteten elektrischen Feldes und (oder) durch Änderung des Abstandes zwischen der äußeren Oberfläche des Kapillarmaterials und der Beschleunigungselektrode, mit der ein elektrisches Feld in den Kapillaren erzeugt wird, erreicht.

Die Regulation der Produktivität der Wasserstoffproduktion aus Wasser erfolgt durch Veränderung (Regulierung) der Größe und Form des elektrischen Feldes, der Fläche und des Durchmessers der Kapillaren, wodurch die Zusammensetzung und die Eigenschaften des Wassers verändert werden. Diese Bedingungen für die optimale Dissoziation der Flüssigkeit sind abhängig von der Art der Flüssigkeit, den Eigenschaften der Kapillaren und den Feldparametern unterschiedlich. und sind durch die erforderliche Produktivität des Prozesses der Dissoziation einer bestimmten Flüssigkeit diktiert. Experimente zeigen, dass die effizienteste Produktion von H 2 aus Wasser durch die Spaltung der Moleküle des durch Elektroosmose erhaltenen Wassernebels mit einem zweiten elektrischen Feld erreicht wird, dessen rationale Parameter überwiegend experimentell gewählt wurden ( Abb . 2 ). Insbesondere wurde die Zweckmäßigkeit der endgültigen Aufspaltung der Wassernebelmoleküle durch ein gepulstes vorzeichenkonstantes elektrisches Feld mit dem Feldvektor senkrecht zu dem Vektor des ersten bei der Elektroosmose von Wasser verwendeten Feldes genau bestimmt. Die Wirkung des elektrischen Feldes auf die Flüssigkeit während ihrer Umwandlung in Nebel und ferner während der Aufspaltung der flüssigen Moleküle kann gleichzeitig oder abwechselnd durchgeführt werden.

Aufgrund dieser beschriebenen Mechanismen ermöglichen die kombinierte Elektroosmose und die Wirkung von zwei elektrischen Feldern auf die Flüssigkeit (Wasser) in der Kapillare, die maximale Produktivität des Prozesses zur Erzeugung von brennbarem Gas zu erreichen und die elektrischen und thermischen Energiekosten praktisch zu eliminieren, wenn dieses Wasser aus Wasser-Brennstoff-Fluiden extrahiert wird.

Diese Technologie ist grundsätzlich auf die Herstellung von Brenngas aus jedem flüssigen Brennstoff oder seinen wässrigen Emulsionen anwendbar.

Das resultierende Brenngas hatte in Abhängigkeit von der Konzentration von Wasser-Brennstoffnebel und H & sub2 ; eine unterschiedliche Wärmekapazität. Es wurde geschätzt, indem man es verbrannte und das Bezugsvolumen des Wassers erhitzte. Dieses Gas war am effektivsten in einem elektrischen Feld (4) .

Weitere allgemeine Aspekte der praktischen Umsetzung der neuen Technologie

Wir werden auch einige praktische Aspekte der Umsetzung der vorgeschlagenen neuen revolutionären Elektrotechnologie für die Zersetzung von Kohlenwasserstoff-Wasserlösungen, seine anderen möglichen effektiven Optionen für die Entwicklung des grundlegenden Schemas für die Implementierung der neuen Technologie und einige zusätzliche Erklärungen, technologische Empfehlungen und technologische "Tricks" bei der praktischen Umsetzung betrachten.

Einige andere zugelassene Versionen von elektro-osmotischen Brennstoffgeneratoren sind in vereinfachter Form in Abb . 2-3 dargestellt . Eine der einfachen Varianten des kombinierten Verfahrens zur Erzeugung von Brenngas aus einem Wasser-Brennstoff-Gemisch oder Wasser kann in der Vorrichtung realisiert werden ( Fig. 2 )

Es besteht im wesentlichen aus einer Kombination der Vorrichtung ( Fig. 1 ) durch eine zusätzliche Vorrichtung, die flache Querelektroden 8, 8-1 enthält, die mit der zweiten Quelle eines starken elektrischen Feldes 9 verbunden sind .

Der Brennstoffvergaser ist mit einer Wärmeheizung 10 versehen, die sich beispielsweise unter dem Boden des Behälters 1 befindet . Bei Fahrzeugen kann dies der Abgaskrümmer der heißen Abgase sein, die Seitenwände des Motorkörpers selbst. Die Blöcke 3, 4, 5, 6 bilden zusammen eine kombinierte Vorrichtung aus einer elektroosmotischen Pumpe und einem elektrostatischen Flüssigkeitsverdampfer. Mit Block 6 kann die Intensität des elektrischen Feldes von 1 kV / cm auf 30 kV / cm eingestellt werden . Die Vorrichtung ( Fig. 2 ) bietet auch die technische Möglichkeit, den Abstand und die Position der plattenartigen Gitter- oder porösen Elektrode 5 relativ zum Verdampfer 4a und den Abstand zwischen den planaren Elektroden 8 und 8-1 zu verändern .

Um die Intensität der Brenngasproduktion zu erhöhen, empfiehlt es sich, zunächst die Flüssigkeit (Wasser) zu aktivieren (Vorwärmung, Vorabtrennung in saure und alkalische Anteile, Elektrisierung und Polarisation, etc.). Die Vorelektroaktivierung von Wasser (und jeder wässrigen Emulsion), die in saure und alkalische Anteile aufgeteilt wird, erfolgt durch partielle Elektrolyse durch zusätzliche Elektroden, die in speziellen semipermeablen Diaphragmen angeordnet sind, um anschließend getrennt zu verdampfen ( Abb . 3 ).

Elektroosmotischer Brennstoffgenerator

Abb. 2

Elektroosmotischer Brennstoffgenerator

Abb. 3

Im Falle der vorbereitenden Abtrennung von anfänglich chemisch neutralem Wasser in chemisch aktive (saure und alkalische) Fraktionen wird die Realisierung der Technologie zur Gewinnung von brennbarem Gas aus Wasser auch bei Minustemperaturen (bis zu -30 ° C ) ermöglicht, was im Winter für Kraftfahrzeuge sehr wichtig und nützlich ist. Weil solch ein "fraktioniertes" elektroaktiviertes Wasser überhaupt nicht in der Kälte einfriert. Daher kann eine solche Anlage zur Erzeugung von Brenngas und H & sub2; aus diesem aktivierten Wasser auch bei Umgebungstemperaturen unter Null und in Frösten arbeiten. Diese Vorrichtung ist im Gegensatz zu dem Vorstehenden mit einem elektrochemischen Fluidaktivator, zwei Elektrodenpaaren 5, 5-1 ergänzt . Die Vorrichtung ( Fig. 3 ) enthält einen Behälter 1 mit einer Flüssigkeit 2 , beispielsweise Wasser, zwei poröse Kapillardochte 3 mit Verdampfern 4 , zwei Elektrodenpaaren 5, 5-1 . Die Quelle des elektrischen Feldes 6 , dessen elektrische Potentiale mit den Elektroden 5, 5-1 verbunden sind . Die Vorrichtung umfaßt auch ein Gassammelrohr, 7 eine Trennfilterbarriere-Membran 19 , die den Behälter 1 in zwei Teile trennt. Ein zusätzlicher Block der vorzeichengeregelten Spannungskonstanten 17 , deren Ausgänge durch die Elektroden 18 in die Flüssigkeit 2 innerhalb des Behälters 1 auf beiden Seiten der semipermeablen Membran 19 eingeleitet werden.

Es ist durchaus möglich, dieses Verfahren zur Dissoziation und Erzeugung von Brenngasen aus praktisch jeder wasserorganischen Emulsion zu verwenden. Unsere Experimente zeigen, dass diese Technologie es ermöglicht, alle flüssigen organischen Lösungen (z. B. flüssige Stuhlabfälle von Mensch und Tier) als Rohstoff für die Produktion von Brenngas zu nutzen. Ein solches Hybridbrennstoffgas, das aus organischem Abfall stammt, ist weniger explosiv als H 2 . Somit ist die vorliegende Brennstofftechnologie effektiv sowohl für die Vergasung von Wasser-Brennstoff-Emulsionen als auch für die nützliche Vergasung von flüssigem organischen Abfall anwendbar. Diagramme der Brennstoffgasproduktivität gegenüber Prozessparametern sind in Abb. 4

Graphen der Brennstoffgasproduktivität gegenüber Parametern des Elektroosmoseprozesses

SCHLUSSFOLGERUNGEN

Ein neuer elektrophysikalischer Effekt der intensiven Hochspannungskapillare - "kalte" Verdampfung und Dissoziation von Molekülen aller Flüssigkeiten in starken elektrischen Feldern bestimmter Parameter wurde entdeckt und experimentell untersucht.

Der Kern einer neuen Methode zur Gewinnung von Brenngasen durch Dissoziation praktisch jeder Flüssigkeit besteht darin, ihre intermolekularen und molekularen Bindungen durch Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose aufzubrechen.

Die vorgeschlagene energiesparende Technologie zur Erzeugung von Brenngasen aus schwach leitenden wässrigen Lösungen ist für die effiziente Herstellung von Brenngas aus beliebigen flüssigen Brennstoffen und Wasser-Brennstoff-Emulsionen, einschließlich flüssigen organischen Abfällen, anwendbar.

LITERATUR

  1. Dudyschev V. D. "Ein neuer Effekt der kalten Verdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten auf Basis des kapillaren elektroosmotischen Effekts" in der Zeitschrift "New Energy" Nr. 1/2003.
  2. VDDudyshev Neuer Effekt der Goldverdampfung - Neue Energietechnologien -Januar 2003
  3. DUDYSHEV VALERY DMITRIEVICH (RU) ZAVJALOW STANISLAV YURIEVICH (RU); VERFAHREN ZUR ENTLÖSUNG des von der Flüssigkeit angeforderten Patents WO0207874 - Anmeldenummer WO2001RU00308 20010725
  4. Dudyschev V. D. "Elektro-Feuer-Technologie ist eine effektive Möglichkeit zur Lösung von Energie- und Umweltproblemen -" 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: Doktor tehn. Wissenschaften, Professor N. Dudyshev
Datum der Veröffentlichung 12.10.2006гг