НОВЫЙ ЭФФЕКТ «ХОЛОДНОГО» ИСПАРЕНИЯ И ДИССОЦИАЦИИ ЖИДКОСТЕЙ И НОВАЯ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТОПЛИВНОГО ГАЗА ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ КАПИЛЛЯРНОГО ЭЛЕКТРОСМОСА


Дудышев Валерий Дмитриевич
профессор Самарского технического университета,
д.т.н., член -корр. Российской Экологической Академии

E-mail:ecolog@samaramail.ru


Реферат

Эта статья– о новом перспективном научно- техническом направлении водородной энергетики. Она информирует о том, что в России открыт и экспериментально апробирован новый электрофизический эффект интенсивного «холодного» испарения и диссоциации жидкостей и водных растворов в топливные газы вообще без затрат электроэнергии- высоковольтный капиллярный электроосмос. Приведены яркие примеры проявления данного важного эффекта в Живой Природе. Открытый эффект является физической основой многих новых «прорывных» технологий в водородной энергетике и промышленной электрохимии.

На его основе автором разработана, запатентована и активно исследуется новая высокопроизводительная и энергетически малозатратная технология получения горючих топливных газов и водорода из воды, различных водных растворов и водо-органических соединений. В статье раскрывается их физическая сущность, и техника реализации на практике, дана технико-экономическая оценка перспективности новых газогенераторов. В статье приведен также анализ основных проблем водородной энергетики и ее отдельных технологий.

Кратко о истории открытия капиллярного
электроосмоса и диссоциации жидкостей в газы
и о становлении новой технологии

Открытие эффекта осуществлено мною в 1985 г. Опыты и эксперименты по капиллярному электроосмотическому «холодному» испарению и разложению жидкостей с получением топливного газа без расхода электроэнергии проводились мною в период с 1986-96 г.г.. Впервые о естественном природном процессе «холодного» испарения воды в растениях я написал в 1988 г. статью «Растения–природные электрические насосы» /1/. О новой высокоэффективной технологии получения топливных газов из жидкостей и получения водорода из воды на основе данного эффекта я сообщил в 1997 г в своей статье "Новая электроогневая технология" (раздел «Можно ли сжечь воду») /2/. Статья снабжена многочисленными иллюстрациями (рис.1-4) с графиками, блок-схемами экспериментальных установок, раскрывающих основные элементы конструкций и электрических сервисных устройств(источников электрического поля) предложенных мною капиллярных электроосмотических генераторов топливного газа. Устройства представляют собою оригинальные преобразователи жидкостей в топливные газы. Изображены на рис.1-3 упрощенно, с детализацией, достаточной для пояснения сущности новой технологии получения топливного газа из жидкостей.

Перечень иллюстраций и краткие пояснения к ним приведены ниже. На рис. 1 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с переводом их в топливный газ посредством одного электрического поля.
На рис.2 показана простейшая экспериментальная установка «холодной» газификации и диссоциации жидкостей с двумя источниками электрического поля (знакопостоянного электрического поля -для «холодного» испарения электроосмосом любой жидкости и второго импульсного(переменного) поля для дробления молекул испаренной жидкости и превращения ее в топливный газ.
На рис. 3 упрощенно показанf блок-схема комбинированного устройства, которое в отличие от устройств(рис.1,2), обеспечивает еще и дополнительную электроактивацию испаряемой жидкости.
На рис.4 приведены некоторые графики зависимости выходных полезных параметров (производительности) электроосмотического насоса- испарителя жидкостей (генератора горючего газа) от основных параметров устройств. На нем, в частности, показаны взаимосвязь производительности устройства от напряженности электрического поля и от площади капиллярной испаряемой поверхности.
Названия рисунков и расшифровка элементов самих устройств дана в подрисуночных надписях к ним. Описание взаимосвязей элементов устройств и самой работы устройств в динамике даны ниже по тексту в соответствующих разделах статьи.

Перспективы и проблемы водородной энергетики

Эффективное получение водорода из воды- заманчивая давняя мечта цивилизации. Потому что воды на планете много, а водородная энергетика сулит человечеству «чистую» энергию из воды в неограниченных количествах. Тем более, что сам процесс сжигания водорода в среде кислорода, полученных из воды, обеспечивает идеальное по калорийности и чистоте горение.

Поэтому создание и промышленное освоение высокоэффективной технологии электролиза расщепления воды на Н2 и О2 является уже давно одной из актуальных и приоритетных задач энергетики, экологии и транспорта. Еще более насущная и актуальная проблема энергетики состоит в газификации твердых и жидких углеводородных топлив, конкретнее в создании и внедрении энергетически малозатратных технологий получения горючих топливных газов из любых углеводородов, включая органические отходы.
Тем не менее, несмотря на актуальность и простроту энергетической и экологической проблем цивилизации, они пока еще эффективно так и не решены. Так в чем же причины высоких энергозатрат и малой производительности известных технологий водородной энергетики ? Об этом ниже.

Краткий сравнительный анализ
состояния развития водородной и топливной энергетики

Приоритет изобретения по получению водорода из воды путем электролиза воды принадлежит русскому ученому Лачинову Д.А.(1888г.). Мною просмотрены сотни статей и патентов и по данному научно-техническому направлению. Известны различные методы получения водорода при разложения воды: термический, электролитический, каталитический, термохимический, термогравитационный, электроимпульсный и прочие /3-12/. С позиции энергозатрат наиболее энергоемкий– термический способ /3/, а наименее энергоемкий– электроимпульсный метод американца Стэнли Мэйера /6/. Технология Мэйера /6/ основана на дискретном электролизном способе разложения воды высоковольтными электрическими импульсами на резонансных частотах колебаний молекул воды (электрическая ячейка Мэйера). Она наиболее, на мой взгляд, прогрессивна и перспективна и по применяемым физическим эффектам, и по энергозатратам, однако ее производительность пока мала и сдерживается необходимостью преодоления межмолекулярных связей жидкости и отсутствием механизма удаления генерируемого топливного газа. из рабочей зоны электролиза жидкости.

Вывод: Все эти и иные известные методы и устройства производства водорода и иных топливных газов пока еще малопроизводительны из-за отсутствия действительно высокоэффективной технологии испарения и расщепления молекул жидкостей. Об этом ниже в следующем разделе.

Анализ причин высокой энергоемкости и низкой производительности
известных технологий получения топливных газов из воды
Получение топливных газов из жидкостей при минимальных энергозатратах– весьма непростая научно-техническая задача Существенные энергозатраты при получении топливного газа из воды в известных технологиях тратятся на преодоление межмолекулярных связей воды в ее жидком агрегатном состоянии. Потому что вода- весьма сложна по структуре и составу. Причем парадоксально то, что, несмотря на ее удивительную распространенность в природе, структура и свойства воды и ее соединений во многом еще не изучены /14/.

Cостав и скрытая энергия межмолекулярных связей структур и соединений в жидкостях.

Физико-химический состав даже обычной водопроводной воды достаточно сложен, поскольку в воде присутствуют многочисленные межмолекулярные связи, цепочки и иные структуры молекул воды. В частности, в обычной водопроводной воде имеются различные цепочки особо соединенных и ориентированных молекул воды с ионами примесей (кластерные образования), различные ее коллоидные соединения и изотопы, минеральные вещества, а также многие растворенные газы и примеси /14/.

Oбъяснение проблем и энергозатрат на "горячее" испарение воды известными технологиями.

Именно поэтому в известных способах расщепления воды на водород и кислород необходимо тратить много электроэнергии для ослабления и полного разрыва межмолекулярных, а затем и молекулярных связей воды. Для снижения энергетических затрат на электрохимическое разложение воды часто используют дополнительный термический нагрев (вплоть до образования пара), а также- введение дополнительных электролитов, например, слабых растворов щелочей, кислот. Однако данные известные усовершенствования не позволяют до сих пор существенно интенсифицировать процесс диссоциации жидкостей (в частности разложения воды) из ее жидкого агрегатного состояния. Применение известных технологий термического испарения сопряжено с огромным расходованием тепловой энергии. Да и применение в процессе получения водорода из водных растворов дорогостоящих катализаторов для интенсификации данного процесса весьма дорого и малоэффективно. Главная причина высоких энергозатрат при использовании традиционных технологий диссоциации жидкостей теперь ясна, они расходуются на разрыв межмолекулярных связей жидкостей.

Kритика самой прогрессивной электротехнологии получения водорода из воды С. Мэйера /6/

Безусловно, самая экономичная из известных и наиболее прогрессивная по физике работы это электроводородная технология Стенли Мэйера. Но и его знаменитая электрическая ячейка /6/ также малопроизводительна, потому что все таки в ней нет механизма эффективного отвода молекул газа с электродов. Кроме того, этот процесс диссоциации воды в методе Мэйера замедлен из-за того, что при электростатическом отрыве молекул воды из самой жидкости приходится тратить время и энергию на преодоление огромной скрытой потенциальной энергии межмолекулярных связей и структур воды и прочих жидкостей.

Резюме по анализу
Поэтому достаточно ясно, что без нового оригинального подхода к проблеме диссоциации и превращения жидкостей в топливные газы эту проблему интенсификации газообразования ученым и технологам не решить. Реальное внедрение прочих известных технологий в практику до сих пор «буксует», поскольку все они намного более энергозатратны, чем технология Мэйера. И поэтому малоэффективны на практике.


продолжение