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GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND WASSERSTOFF AUS WÄSSRIGEN FECALARY SOLUTIONS
EFFEKTIVE PRODUKTION VON HYDROGEN AUS WASSER MIT DER HILFE
CAPILLARY ELECTRIC SPEECH FLÜSSIGKEITEN

GÜNSTIGES KRAFTSTOFFGAS UND WASSERSTOFF AUS WÄSSRIGEN FECALIALLÖSUNGEN. EFFIZIENTE ERHALTUNG VON WASSERSTOFF AUS WASSER MIT DER HILFE VON CAPILLAR ELEKTRISCHER RAUM VON FLÜSSIGKEITEN

Valery Dudyshev, 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 Herstellung von n 2 und Brenngasen . Es basiert auf einem neuen elektrophysikalischen Effekt der intensiven "kalten" Verdampfung und Dissoziation wässrig-organischer Lösungen in Brenngase in einem starken elektrischen Feld. Der offene Effekt ist die physikalische Basis vieler neuer "Durchbruch" -Technologien in der Brennstoff- und Wasserstoff-Energie. Die Technologie wurde getestet ...

Die effiziente Produktion von Wasserstoff aus Wasser ist ein alter verführerischer Zivilisationstraum. Das dringende und drängende Problem der Energie liegt auch in der Vergasung fester und flüssiger Kohlenwasserstoffbrennstoffe, insbesondere in der Schaffung und Implementierung energiesparender Technologien zur Erzeugung von brennbaren Brenngasen aus beliebigen Kohlenwasserstoffen, einschließlich Kohle. Die Aussicht, flüssige organische Abfälle in billiges Brenngas umzuwandeln, ist verlockend.

Es gibt verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus der Zersetzung von Wasser: thermische, elektrolytische, katalytische, thermochemische, thermogravitative, elektroelektrische 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 verwendet. Biometrie für die Vergasung von organischen Stoffen hat keine Universalität, hohe Produktivität und ist für viele Parameter kritisch. Es wird eine neue, bewährte Technologie zur Erzeugung von Brenngas aus organischen Lösungen unter Verwendung eines elektrischen Feldes vorgeschlagen. Das einfachste Betriebsgerät zur experimentellen Realisierung der Wirkung der Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose für die "kalte" Verdampfung und Dissoziation von Wassermolekülen ist in Abb.1 gezeigt.

Das einfachste Gerät zur kapillaren Elektroosmose von Flüssigkeiten

Die einfachste Vorrichtung ( Fig. 1 ) zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens zur Herstellung von brennbarem Gas aus wäßrigen Lösungen besteht aus einer dielektrischen Kapazität 1 mit eingegossener Flüssigkeit 2 (Wasser-Brennstoff-Emulsion oder gewöhnliches Wasser) aus einem feinporösen Kapillarmaterial, beispielsweise einem Faserdocht Das in Fig. 3 eingezeichnete, in diese Flüssigkeit eingetauchte und von diesem befeuchtete Material wird vom oberen Verdampfer 4 in Form einer kapillaren Verdampfungsfläche mit einer variablen Fläche in Form eines undurchlässigen Siebes (in Fig. 1 nicht dargestellt) aufgetragen. Die Struktur dieser Vorrichtung umfasst Hochspannungselektroden 5, 5-1 , die elektrisch mit den gegenüberliegenden Anschlüssen einer einstellbaren Hochspannungsquelle eines konstanten elektrischen Feldes 6 verbunden sind , wobei eine der Elektroden 5 in Form einer Lochnadelplatte ausgebildet und beispielsweise parallel über dem Verdampfer 4 beweglich angeordnet ist er in einem Abstand, der ausreicht, einen elektrischen Durchschlag am benetzten Docht 3 zu verhindern, mechanisch mit dem Verdampfer 4 verbunden .

Eine weitere Hochspannungselektrode ( 5-1 ), die elektrisch am Eingang, beispielsweise mit dem "+" - Ausgang der Feldquelle 6 verbunden ist , ist mechanisch und elektrisch mit dem unteren Ende des porösen Materials, Docht 3 , fast am Boden der Kapazität 1 verbunden . Zur zuverlässigen elektrischen Isolierung ist die Elektrode durch einen 1- bis elektrischen Isolator 5-2 gegen den Körper des Behälters geschützt. 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 dem Tank 1 .

Block 6 ermöglicht es Ihnen, die Intensität des konstanten ( "+", "-" ) elektrischen Feldes von 0 bis 20 kV / cm einzustellen. Die Elektrode 5 ist perforiert oder porös, um die Bildung eines Paares durch sich selbst zu ermöglichen. Die Vorrichtung (Fig. 1) bietet auch die technische Möglichkeit, den Abstand und die Position der Elektrode 5 gegenüber der Oberfläche des Verdampfers 4 zu verändern. Im Prinzip können anstelle der elektrischen Einheit 6 und der Elektrode 5 keramische Monoelektrete verwendet werden, um das erforderliche elektrische Feld 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 der Einwirkung von elektrostatischen Kräften des longitudinalen elektrischen Feldes bewegen sich die dipolpolarisierten Moleküle der Flüssigkeit durch die Kapillaren aus dem Tank in das entgegengesetzte elektrische Potential der Elektrode 5 ( Elektroosmose ), werden durch diese elektrischen Feldkräfte von der Oberfläche des Verdampfers 4 gebrochen und werden zunächst in sichtbaren Nebel und dissoziieren dann in einem elektrischen Feld bei minimalem Energieverbrauch der Quelle des elektrischen Feldes ( 6 ). Die partielle Elektroradiolyse, Thermokinetik und Elektrofelddissoziation von durch ein Feld verdampften Flüssigkeitsmolekülen erfolgt durch Kollidieren von Elektronen in der Ionisationszone zwischen dem Verdampfer 4 und der oberen Elektrode 5 miteinander und mit Luft- und Ozonmolekülen. Wie Experimente zeigen, treten diese unter Bildung von brennbarem Gas auf. Ferner tritt dieses Brenngas durch den Gassammler 7 in den Akkumulator, beispielsweise in die Brennkammern eines Kraftfahrzeugs, ein.

Die Zusammensetzung dieses brennbaren Brennstoffgases umfasst Wasserstoffmoleküle ( H 2 ), % Sauerstoff, Wassermoleküle, Methan und andere komplexe organische Brennstoffmoleküle, etc. Es wurde experimentell gezeigt, dass die Intensität des Verdampfungs- und Dissoziationsprozesses seiner Dampfmoleküle und die Zusammensetzung der Brennstoffgase signifikant von der Änderung abhängen Parameter von Wasserlösungen, Installation und elektrisches Feld. Der Heizwert des Brenngases wurde geschätzt, indem man es verbrannte, um das Kontrollvolumen von Wasser zu erhitzen.

Experimente haben eine hohe Leistungsfähigkeit dieser Kapillartechnologie der kalten Verdampfung wässriger Lösungen und der Gasbildung gezeigt. Also, in 10 Minuten mit dem Durchmesser des Kapillarkabels und des Arbeitszylinders 10 cm . kapillarer Elektrodampf verdampft ein ausreichend großes Volumen an Wasser-Brennstoff-Emulsion ( 1 Liter) praktisch ohne Energiekosten Bei einer Konzentration von Brenngas von 10 bis 30% des Volumens der verdampften Lösung Experimente zeigen, dass in jeder der Kapillaren mit elektrifizierter Flüssigkeit die stromlose Elektrostatik gleichzeitig arbeitet Ionenpumpe, die beide die Säule durch ein polarisiertes und teilweise ionisiertes Feld in einer Mikronkapillare in Bezug auf den Durchmesser einer Flüssigkeits- (Wasser-) Säule von einem Potential aus 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. Als Folge bricht eine solche Ionen-elektrostatische Pumpe intensiv die intermolekularen Bindungen von Wasser, bewegt aktiv polarisierte Wassermoleküle und ihre Radikale mit Druck entlang der Kapillare und injiziert diese Moleküle zusammen mit den zerrissenen elektrisch geladenen Radikalen von Wassermolekülen außerhalb der Kapillare auf das entgegengesetzte Potential des elektrischen Feldes. Experimente zeigen, dass die partielle Dissoziation (Bruch) von solvatisierten Molekülen wässrig-organischer Lösungen umso größer ist, je höher das elektrische Feld ist. Es ist genau die potentielle Energie des elektrischen Feldes, die in all diesen schwierigen und gleichzeitig fließenden Prozessen der Kapillar- Elektroosmose einer Flüssigkeit verwendet wird. 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 aufgeschlossen . Da dieser Prozess des Phasenübergangs von flüssigem Wasser in Wassernebel (Gas) und die Dissoziation von Wassermolekülen im Experiment ohne offensichtlichen Energieaufwand (Wärme und triviale Elektrizität) abläuft, ist es wahrscheinlich, dass die potentielle Energie des elektrischen Feldes in irgendeiner Weise verbraucht wird. Die Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose einer wässrigen Flüssigkeit liefert somit durch die Nutzung der potentiellen Energie des elektrischen Feldes eine wirklich intensive und energetisch günstige Verdampfung und die Spaltung von Wassermolekülen in 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 bei der Umsetzung dieses Effekts jedoch sehr komplex und vollständig verstanden.

Seit der kapillaren elektroosmotischen "kalten" Verdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten finden viele verschiedene elektrochemische, elektrophysikalische, elektromechanische und andere Prozesse gleichzeitig und abwechselnd statt, insbesondere wenn sich die wässrige Lösung durch die kapillar injizierenden Moleküle von der Kapillarkante in Richtung des elektrischen Feldes bewegt.

Einfach gesagt, das physikalische Wesen des neuen Effekts und der neuen Technologie ist die Umwandlung der potentiellen Energie des elektrischen Feldes in die kinetische Energie der Bewegung von flüssigen Molekülen und Strukturen durch die Kapillare und außerhalb davon. Gleichzeitig wird bei der Verdampfung und Dissoziation einer Flüssigkeit fast kein elektrischer Strom verbraucht, da es sich um die potentielle Energie des elektrischen Feldes handelt, die verbraucht wird. Es ist das elektrische Feld in der Kapillar- Elektroosmose, das das Auftreten und gleichzeitige Fließen in der Flüssigkeit während der Umwandlung seiner Fraktionen und des Aggregatzustandes in die Vorrichtung auslöst und gleichzeitig viele nützliche Effekte der Umwandlung von molekularen Strukturen und flüssigen Molekülen in ein brennbares Gas beibehält. Und zwar: Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose liefert gleichzeitig eine starke Polarisierung von Wassermolekülen und deren Strukturen bei gleichzeitigem partiellen Aufbrechen intermolekularer Wasserbindungen 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 Bildung von Wassernebel (Intensität der kalten Verdampfung) wird erreicht, indem die Parameter des entlang des Kapillarverdampfers gerichteten elektrischen Feldes geändert werden und / oder der Abstand zwischen der äußeren Oberfläche des Kapillarmaterials und der Beschleunigungselektrode verändert wird, wodurch das elektrische Feld in den Kapillaren erzeugt wird.

Die Regulierung der Leistung der Gewinnung von Wasserstoff aus Wasser erfolgt durch Änderung (Anpassung) der Größe und Form des elektrischen Feldes, der Fläche und des Durchmessers der Kapillaren, wodurch sich die Zusammensetzung und Eigenschaften von Wasser verändern. Diese Bedingungen für eine optimale Dissoziation einer Flüssigkeit variieren in Abhängigkeit von der Art der Flüssigkeit, von den Eigenschaften der Kapillaren und von den Feldparametern. und diktiert durch die erforderliche Durchführung des Prozesses der Dissoziation einer bestimmten Flüssigkeit. Experimente zeigen, dass die effektivste 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 klar, dass die endgültige Spaltung von Wassernebelmolekülen genau durch ein gepulstes vorzeichenkonstantes elektrisches Feld mit einem Feldvektor senkrecht zu dem Vektor des ersten Feldes, der in Elektroosmosewasser verwendet wird, ausgeführt werden sollte. Die Wirkung des elektrischen Feldes auf die Flüssigkeit bei der Umwandlung in Nebel und ferner bei der Spaltung der Moleküle der Flüssigkeit kann gleichzeitig oder abwechselnd durchgeführt werden.

Dank dieser beschriebenen Mechanismen ermöglichen die kombinierte Elektroosmose und der Einfluß von zwei elektrischen Feldern auf die Flüssigkeit (Wasser) in der Kapillare eine maximale Produktivität des Verfahrens zur Erzeugung eines brennbaren Gases und eliminieren praktisch die elektrischen und thermischen Energiekosten bei der Aufnahme dieses Gases aus Wasser aus irgendwelchen Wasser-Brennstoff-Flüssigkeiten.

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 Heizölnebel und H & sub2 ; eine unterschiedliche Wärmekapazität. Es wurde geschätzt, indem man es verbrannte und das Kontrollvolumen von Wasser erhitzte. Am effektivsten brannte dieses Gas in einem elektrischen Feld / 4 / .

Weitere allgemeine Aspekte der praktischen Umsetzung der neuen Technologie

Lassen Sie uns einige praktische Aspekte der Umsetzung der vorgeschlagenen neuen revolutionären elektrotechnischen Technologie für die Zersetzung von Kohlenwasserstoff-Wasserlösungen, ihre anderen möglichen effektiven Optionen für die Entwicklung des grundlegenden Schemas für die Implementierung der neuen Technologie und einige zusätzliche Erklärungen, technologische Empfehlungen und technische Tricks für ihre praktische Umsetzung betrachten.

Einige andere bewährte Varianten von elektroosmotischen Treibstoffgeneratoren sind in vereinfachter Form in Abbildung 2-3 dargestellt . Eine der einfachen Varianten des kombinierten Verfahrens zur Erzeugung von brennbarem Gas aus einem Wasser-Brennstoff-Gemisch oder Wasser kann in der Vorrichtung implementiert werden ( 2 ).

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

Der Brennstoffvergaser ist mit einer Wärmeheizung 10 ausgestattet , die zum Beispiel unter dem Boden des Tanks 1 angeordnet ist . Bei Kraftfahrzeugen kann dies der Abgaskrümmer der heißen Abgase sein, die Seitenwände des Motorgehäuses selbst. Die Blöcke 3, 4, 5, 6 bilden zusammen eine kombinierte Vorrichtung aus einer elektroosmotischen Pumpe und einem elektrostatischen Flüssigkeitsverdampfer. Mit der Einheit 6 können Sie die elektrische Feldstärke von 1 kV / cm bis 30 kV / cm einstellen. Die Vorrichtung ( Fig. 2 ) sieht die technische Möglichkeit vor, den Abstand und die Position des Plattengitters oder der porösen Elektrode 5 relativ zu dem Verdampfer 4 und den Abstand zwischen den flachen Elektroden 8 und 8-1 zu ändern .

Um die Intensität der Brenngasproduktion zu erhöhen, ist es ratsam, zuerst die Flüssigkeit (Wasser) zu aktivieren (Vorheizen, Vorabtrennung in saure und alkalische Anteile, Elektrifizierung und Polarisation, etc.). Die Vorelektroaktivierung von Wasser (und jeder wässrigen Emulsion) mit seiner Trennung in saure und alkalische Anteile wird durch partielle Elektrolyse mittels zusätzlicher Elektroden durchgeführt, die in speziellen halbdurchlässigen Diaphragmen angeordnet sind, um anschließend getrennt zu verdampfen ( Fig . 3 ).

Elektroosmotischer Brennstoffgenerator

Abb. 2

Elektroosmotischer Brennstoffgenerator

Abb. 3

Bei der Vorabtrennung 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 zu -30 Grad Celsius ) ermöglicht, was im Winter für Kraftfahrzeuge sehr wichtig und nützlich ist. Weil solch ein "fraktionales" elektroaktiviertes Wasser bei kaltem Wetter überhaupt nicht gefriert. Dies bedeutet, dass eine solche Anlage zur Erzeugung von Brenngas und H 2 aus diesem aktivierten Wasser auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen und bei kaltem Wetter arbeiten kann. Diese Vorrichtung ist, anders als die oben erläuterten, mit einem elektrochemischen Flüssigkeitsaktivator, 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 enthält auch eine Gassammelleitung 7, eine Trennfilterbarriere-Membran 19 , die den Behälter 1 in zwei teilt. Ein zusätzlicher Block von in der Größe einstellbarer konstanter Spannung 17 , dessen Ausgänge durch die Elektroden 18 in die Flüssigkeit 2 innerhalb des Tanks 1 auf beiden Seiten der semipermeablen Membran 19 eingeleitet werden.

Es ist durchaus möglich, dieses Verfahren zur Dissoziation und zur Erzeugung von Brenngasen aus nahezu jeder wasser-organischen Emulsion zu verwenden. Unsere Experimente zeigen, dass diese Technologie es ermöglicht, jede flüssige organische Lösung (zum Beispiel flüssige Stuhlabfälle von Mensch und Tier) effizient als Rohstoff für die Produktion von Brenngas zu nutzen. Ein derartiges 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. Graphen der Abhängigkeit der Brenngasleistung von den Prozessparametern sind in Abb. 4

Graphen der Abhängigkeit der Leistung von Brenngas von den Parametern des Prozesses der Elektroosmose

SCHLUSSFOLGERUNGEN

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

Das Wesen der neuen Methode, Brenngase durch Dissoziation praktisch jeder Flüssigkeit zu erhalten, besteht darin, ihre intermolekularen und molekularen Bindungen durch Hochspannungs-Kapillar- Elektroosmose aufzubrechen.

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

LITERATUR

  1. V. Ludychew "Neuer Effekt der kalten Verdampfung und Dissoziation von Flüssigkeiten auf der Basis des kapillaren elektroosmotischen Effekts" in der Bohrung "New Energy" Nr. 1/2003
  2. Verdunstung - Neue Energietechnologien -Januar 2003
  3. DUDYSHEV VALERY DMITRIEVICH (RU) ZAVJALOW STANISLAV YURIEVICH (RU); VERFAHREN ZUR ENTLÖSUNG VON FLÜSSIGKEIT - erbetenes Patent WO0207874 - Anmeldung Nummer WO2001EN00308 20010725
  4. V. Ludychew "Elektro-Feuer-Technologie ist ein effektiver Weg zur Lösung von Energie- und Umweltproblemen -" Ökologie und Industrie Russlands ", Nr. 3/97
  5. Stanley Meier US-Patent 4.936.961 Brenngas-Herstellungsverfahren

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Autoren: Dr. tech. Wissenschaften, Professor N.Dudyshev
Veröffentlichungsdatum 12.10.2006