Краткая формулировка
центральной проблемы водородной энергетики

Центральная научно- техническая проблема водородной энергетики состоит, на мой взгляд, именно в неразрешенности и необходимости поиска и осуществления на практике новой технологии для многократного интенсификации процесса получения водорода и топливного газа из любых водных растворов и эмульсий при резком одновременном снижении энергозатрат. Резкая интенсификация процессов расщепления жидкостей при снижении энергозатрат в известных технологиях пока невозможно в принципе, поскольку до недавнего времени не была решена главная проблема эффективного испарения водных растворов без подвода тепловой и электрической энергии. Магистральный путь совершенствования водородных технологий ясен. Необходимо научиться эффективно испарять и газифицировать жидкости. Причем как можно интенсивнее и с наименьшими энергозатратами.

МЕТОДОЛОГИЯ
И ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ НОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Почему пар лучше льда для получения водорода из воды? Потому что в нем намного свободнее движутся молекулы воды, чем в водых растоворов.
а)Изменение агрегатного состояния жидкостей.

Очевидно, что межмолекулярные связи водяного пара слабее, чем у воды в виде жидкости, и тем более воды в виде льда. Газообразное состояние воды еще более облегчает работу электрического поля по последующему расщеплению самих молекул воды на Н2 и О2. Поэтому методы эффективного перевода агрегатного состояния воды в водяной газ (пар, туман)- это перспективный магистральный путь развития электроводородной энергетики. Потому что путем перевода жидкой фазы воды в газообразную фазу достигают ослабление и(или) полный разрыв и межмолекулярные кластерных и прочих связей и структур, существующих внутри жидкости воды.

б)Электрический кипятильник воды- анахронизм водородной энергетики или вновь о парадоксах энергетики при испарении жидкостей.

Но не все так просто. C переводом воды в газообразное состояние. А как же быть с требуемой энергией, необходимой на испарение воды. Классический способ ее интенсивного испарения– это термический нагрев воды. Но он же весьма энергозатратен. Со школьной парты нас учили, что на процесс испарения воды, и даже ее кипячения требуется весьма значительное количество тепловой энергии. Информация о необходимом количестве энергии для испарения 1м³ воды есть в любом физическом справочнике. Это многие килоджоули тепловой энергии. Или многие киловатт-часы электроэнергии, если испарение проводить нагревом воды от электрического тока. Где же выход из энергетического тупика?

Капиллярный электроосмос воды и водных растворов
для «холодного» испарения и диссоциации жидкостей
в топливные газы (описание нового эффекта, и его проявление в Природе)

Я долго искал такие новые физические эффекты и малозатратные способы испарения и диссоциации жидкостей, много экспериментировал и все же нашел способ эффективного «холодного» испарения и диссоциации воды в горючий газ. Этот удивительной по красоте и совершенству эффект подсказала мне сама Природа.

Природа- наш мудрый учитель. Парадоксально, но оказывается, что в Живой природе уже давно есть, независимо от нас, эффективный способ электрокапиллярной перекачки и «холодного» испарения жидкости с переводом ее в газообразное состояние вообще без подвода тепловой энергии и электроэнергии. И этот природный эффект реализуется путем воздействия знакопостоянного электрического поля Земли на жидкость (воду), размещенную в капиллярах, именно посредством капиллярного электроосмоса.

Растения – природные, энергетически совершенные, электростатические и ионные насосы-испарители водных растворов

Мои первые опыты по реализации капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации воды, проделанные мною на простых экспериментальных установках еще в 1986 г. мне не сразу стали понятными, но я стал упорно искать его аналогию и проявление этого явления в Живой природе. Ведь Природа- наш вечный и мудрый Учитель. И я нашел его вначале именно в растениях!

а)Парадокс и совершенство энергетики природных насосов- испарителей растений.

Упрощенные количественные оценки показывают, что механизм работы природных насосов-испарителей влаги у растений, и особенно у высоких деревьев, уникален по своей энергетической эффективности. Действительно, уже известно, и просто подсчитать, что природный насос высокого дерева (с высотой кроны порядка 40 м. и с диаметром ствола порядка 2 м.) перекачивает и испаряет кубометры влаги в сутки. Причем вообще без подвода извне тепловой и электрической энергии. Эквивалентная энергетическая мощность такого природного электрического насоса–испарителя воды, у этого обычного дерева по аналогии с применяемыми нами аналогичными по назначению традиционными устройствами в технике, насосов и электронагревателей -испарителей воды для произведения этой же работы составляет десятки киловатт. Такое энергетическое совершенство Природы пока нам трудно даже понять и пока сразу не под силу скопировать. А растения и деревья научилась эффективно делать эту работу миллионы лет назад вообще без подвода и трат применяемой нами повсюду электроэнергии.

б)Oписание физики и энергетика природного насоса- испарителя жидкости растений.

Так как же работает природный насос– испаритель воды у деревьев и растений и каков механизм его энергетики? Оказывается, что все растения давно и искусно используют этот открытый мною эффект капиллярного электроосмоса в качестве энергетического механизма перекачки питающих их водных растворов своими природными ионными и электростатическими капиллярными насосами для подачи воды от корней к их кроне вообще без подвода энергии и без участия человека.

Природа мудро использует потенциальную энергию электрического поля Земли. Причем в растениях и деревьях для подъема жидкости от корней к листьям внутри стволов растений и холодного испарения соков по капиллярам внутри растений используются природные тончайшие волокна-капилляры растительного происхождения, природный водный раствор- слабый электролит, естественный электрический потенциал планеты и потенциальная энергия электрического поля планеты. Одновременно с ростом растения (увеличением его высоты) возрастает и производительность этого природного насоса, потому что повышается разность природных электрических потенциалов между корнем и верхушкой кроны растения.

в)Зачем иголки у елки – затем, чтобы ее электронасос работал и зимой.

Вы скажете, что питательные соки движутся в растениям из-за обычного термического испарения влаги с листьев. Да это процесс тоже есть но не он главный. Но что самое удивительное, многие игольчатые деревья (сосны, ели, пихты) морозоустойчивы и растут даже зимой. Дело в том, что в растениях с игольчатыми листьями или шипами (типа сосны, кактусов и прочее), электростатический насос- испаритель работает при любой температуре окружающей среды, поскольку иглы концентрируют максимальную напряженность природного электрического потенциала на кончиках этих игл. Поэтому одновременно с электростатическим и ионным перемещением питательных водных растворов по своим капиллярам, они еще и интенсивно расщепляют и эффективно эмиссируют (инжектируют, выстреливают в атмосферу с этих природных устройств со своих природных игольчатых природных электродов-озонаторов молекулы влаги, успешно переводя молекулы водных растворов в газы. Поэтому работа этих природных электростатических и ионных насосов водных незамерзающих растворов происходит и в засуху и в стужу.

г)Mои наблюдения и электрофизические эксперименты с растениями.

Путем многолетних наблюдений над растениями, в естественной среде и и экспериментов с растениями в среде помещенными в искусственное электрическое поле, мною были всесторонне исследован этот эффективный механизм природного насоса и испарителя влаги. Были также выявлены зависимости интенсивности движения естественных соков по стволу растений от параметров электрического поля и вида капилляров и электродов. Рост растения в экспериментах существенно возрастал при многократном повышении этого потенциала потому, что возрастала производительность его природного электростатического и ионного насоса. Еще в 1988 г. я описал свои наблюдения и опыты с растениями в своей научно- популярной статье «Растения- природные ионные насосы» /1/.

д)Учимся у растений создавать совершенную технику насосов – испарителей.

Вполне понятно, что эта природная энергетически совершенная технология вполне применима и в технике перевода жидкостей в топливные газы. И я создал такие экспериментальные установки холоного электрокапиллярного испарения жидкостей (рис.1-3) по подобию электронасосов деревьев.

ОПИСАНИЕ ПРОСТЕЙШЕЙ ОПЫТНОЙ УСТАНОВКИ
ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА- ИСПАРИТЕЛЯ ЖИДКОСТИ,

Простейшее действующее устройство по экспериментальной реализации эффекта высоковольтного капиллярного электроосмоса для «холодного» испарения и диссоциации молекул воды показано на рис.1.

Простейшее устройство (рис.1) для реализации предложенного способа получения горючего газа состоит из диэлектрической емкости 1, с налитой в нее жидкостью 2 (водо-топливной эмульсии или обычной воды), из тонко-пористого капиллярного материала, например, волокнистого фитиля 3, погруженного в эту жидкость и предварительно смоченного в ней, из верхнего испарителя 4, в виде капиллярной испарительной поверхности с переменной площадью в виде непроницаемого экрана (на рис.1 не показан). В состав данного устройства входят также высоковольтные электроды 5, 5-1, электрически присоединенные в разноименным выводам высоковольтного регулируемого источника знакопостоянного электрического поля 6, причем один из электродов 5 выполнен в виде дырчато-игольчатой пластины, и размещен подвижно над испарителем 4, например, параллельно ему на расстоянии, достаточном для предотвращения электрического пробоя на смоченный фитиль 3, механически соединенный с испарителем 4. Другой высоковольтный электрод (5-1), электрически подключенный по входу, например, к "+" выводу источника поля 6, своим выходом механически и электрически присоединен к нижнему концу пористого материала, фитиля 3, почти на дне емкости 1. Для надежной электроизоляции электрод защищен от корпуса емкости 1 проходным электроизолятором 5-2 Заметим, что вектор напряженности данного электрического поля, подаваемого на фитиль 3 от блока 6 направлен вдоль оси фитиля -испарителя 3. Устройство дополнено также сборным газовым коллектором 7. По существу, устройство, содержащее блоки 3, 4, 5, 6, является комбинированным устройством электроосмотического насоса и электростатического испарителя жидкости 2 из емкости 1. Блок 6 позволяет регулировать напряженность знакопостоянного ("+","-") электрического поля от 0 до 30 кВ/см. Электрод 5 выполнен дырчатым или пористым для возможности пропускания через себя образуемого пара. В устройстве (рис.1) предусмотрена также техническая возможность изменения расстояния и положения электрода 5 относительно поверхности испарителя 4. В принципе для создания требуемой напряженности электрического поля вместо электрического блока 6 и электрода 5 можно использовать полимерные моноэлектреты /13/. В этом бестоковом варианте устройства водородного генератора его электроды 5 и 5-1 выполняют в виде моноэлектретов, имеющих разноименные электрические знаки. Тогда в случае применения таких устройств-электродов 5 и размещения их, как было пояснено выше, необходимость в специальном электрическом блоке 6 вообще отпадает.

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ ПРОСТЕЙШЕГО ЭЛЕКТРОКАПИЛЛЯРНОГО НАСОСА-ИСПАРИТЕЛЯ (РИС.1)

Первые опыты электрокапиллярной диссоциации жидкостей проводилсь с использованием в качестве жидкостей как простую воду, так и различных ее растворы и водо-топливные эмульсии различных концентраций. И во всех этих случаях был успешно получены топливные газы. Правда, эти газы были весьма различные по составу и теплоемкости.

Новый электрофизический эффект «холодного»испарения жидкости вообще без затрат энергии под действием электрического поля я впервые наблюдал в простейшем устройстве (рис.1)

а)Oписание первой простейшей экспериментальной установки.

Опыт реализуют следующим образом: вначале наливают в емкость 1 водо-топливную смесь (эмульсию) 2, предварительно смачивают ею фитиль 3 и пористый испаритель 4. Затем включают высоковольтный источник напряжения 6 и подают высоковольтную разность потенциалов(поряядка 20 кВ) к жидкости на некотором расстоянии от краев капилляров (фитиль 3-испаритель 4) источник электрическсого поля присоединяют через электроды 5-1 и 5, причем размещают пластинчатый дырчатый электрод 5 выше поверхности испарителя 4 на расстояние, достаточное для предотвращения электрического пробоя между электродами 5 и 5-1.

б)Kак работает устройство

В результате, вдоль капилляров фитиля 3 и испарителя 4 под действием электростатических сил продольного электрического поля дипольные поляризованные молекулы жидкости двигались из емкости в направлении к противоположному электрическому потенциалу электрода 5 (электроосмос), срываются этими электрическими силами поля с поверхности испарителя 4 и превращаются в видимый туман, т.е. жидкость переходит в другое агрегатное состояние при минимальных энергозатратах источника электрического поля (6). и по ним начинается электроосмотический подъем данной жидкости. В процессе отрыва и столкновения между собой испаренных молекул жидкости с молекулами воздуха и озона, электронами в зоне ионизации между испарителем 4 и верхним электродом 5 происходит частичная диссоциация с образованием горючего газа. Далее этот газ поступает через газосборник 7, например, в камеры сгорания двигателя автотранспорта.

В)Hекоторые результаты количественные измерений

В состав этого горючего топливного газа входят молекулы водорода (Н2)-35%, кислорода(О2)-35% молекулы воды-(20%) и оставшиеся 10%-это молекулы примесей иных газов, органические молекулы топлива и др. Экспериментально показано, что интенсивность процесса испарения и диссоциации молекул ее пара изменяются от изменения расстояния электрода 5 от испарителя 4, от изменения площади испарителя, от вида жидкости, качества капиллярного материала фитиля 3 и испарителя 4 и параметров электрического поля от источника 6. (напряженности, мощности). Измерялись температура топливного газа и интенсивность его образования(расходомер). И производительность устройства в зависимости от конструктивных параметров. Путем нагрева и измерения контрольного объема воды при сжигании определенного объема этого топливного газа вычислялась теплоемкость получаемого газа в зависимости от изменения параметров экспериментальной установки.

УПРОЩЕННОЕ ОБЪЯСНЕНИЕ ПРОЦЕССОВ И ЭФФЕКТОВ,
ЗАФИКСИРОВАННЫХ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА МОИХ ПЕРВЫХ УСТАНОВКАХ

Уже мои первые эксперименты на данной простейшей установке в 1986 г. показали, что «холодный» водный туман (газ) возникает из жидкости (воды) в капиллярах при высоковольтном электроосмосе вообще без видимых затрат энергии, а именно с использованием только потенциальной энергии электрического поля. Этот вывод очевиден, потому что в процессе экспериментов электрический ток потребления источника поля было одинаковым и было равно току холостого хода источника. Причем этот ток вообще не изменялся независимо от того, происходило ли испарение жидкости, или нет. Но никого чуда в моих нижеописанных опытах «холодного» испарения и диссоциации воды и водных растворов в топливные газы -нет. Просто мне удалось увидеть и понять аналогичный процесс, протекающий в самой Живой Природе. И удалось весьма полезно использовать его на практике для эффективного «холодного» испарения воды и получения из нее топливного газа.

Опыты показывает, что за 10 минут при диаметре капиллярного цилиндра 10 см. капиллярный электросмос испарял достаточно большой объем воды (1 литр) вообще без затрат энергии. Потому что потребляемая входная электрическая мощность (10 ватт). Используемого в опытах источника электрического поля- высоковольтного преобразователя напряжения (20 кВ) неизменна от режима его работы. Экспериментально выяснено, что вся эта потребляемая из сети мизерная по сравнению с энергией испарения жидкости, мощность тратились именно на создание электрического поля. И эта мощность не увеличивались при капиллярном испарении жидкости благодаря работе ионного и поляризационного насосов. Поэтому эффект холодного испарения жидкости удивителен. Ведь он происходит вообще без видимых затрат электроэнергии!

Струя водного газа (пара) иногда, особенно в начале процесса была видна. Она отрывалась от края капилляров с ускорением. Движение и испарение жидкости объясняется, по моему, именно благодаря возникновению в капилляре под действием электрического поля огромных электростатических сил и огромного электроосмотического давления на столб поляризованной воды (жидкости) в каждом капилляре. Которые и являются движущей силой раствора по капиллярам.

Опыты доказывают, что в каждом из капилляров с жидкостью под действием электрического поля работает мощный бестоковый электростатический и одновременно ионный насос, которые и поднимают столб поляризованной и частично ионизированной полем в капилляре микронного по диаметру столба жидкости(воды) от одного потенциала электрического поля, поданного в саму жидкость и нижнему концу капилляра к противоположному электрическому потенциалу, размещенному с зазором относительно противоположного конца этого капилляра. В результате, такой электростатический, ионный насос интенсивно разрывает межмолекулярные связи воды, активно с давлением движет поляризованные молекулы воды и их радикалы по капилляру и затем инжектирует эти молекулы вместе с порванными электрически заряженными радикалами молекул воды за пределы капилляра к противоположному потенциалу электрического поля. Опыты показывают, что одновременно с инжекцией молекул из капилляров происходит и частичная диссоциация (разрыв) молекул воды. Причем тем больше, чем выше напряженность электрического поля. Во всех этих непростых и одновременно протекающих процессах капиллярного электроосмоса жидкости используется именно потенциальная энергия электрического поля.

Поскольку процесс такого превращения жидкости в водный туман и водный газ происходит по аналогии с растениями, вообще без подвода энергии и не сопровождается нагревом воды и водного газа. Поэтому я назвал данный природный а потом и технический процесс электроосмоса жидкостей – «холодным» испарением. В экспериментах превращение водной жидкости в холодную газообразную фазу (туман) происходит быстро и вообще без видимых затрат электроэнергии. Одновременно на выходе из капилляров, газообразные молекулы воды разрываются электростатическими силами электрического поля на Н2 и О2. Поскольку этот процесс фазового перехода жидкости воды в водный туман(газ) и диссоциации молекул воды протекает в эксперименте вообще без видимого расходования энергии (тепла и тривиальной электроэнергии), то, вероятно, расходуется каким то образом именно потенциальная энергия электрического поля.

Резюме по раазделу
Несмотря на то, что пока еще до конца неясна энергетика этого процесса, все же уже достаточно ясно, что «холодное испарение» и диссоциацию воды осуществляет потенциальная энергия электрического поля. Точнее, видимый процесс испарения и расщепления воды на Н2 и О2 при капиллярном электроосмосе осуществляют именно мощные электростатические Кулоновские силы этого сильного электрического поля. В принципе такой необычный электроосмотический насос-испаритель-расщепитель молекул жидкости это пример вечного двигателя второго рода. Таким образом, высоковольтный капиллярный электроосмос водной жидкости обеспечивает посредством использования потенциальной энергии электрического поля действительно интенсивное и энергически незатратное испарение и расщепления молекул воды на топливный газ(Н2, О2,Н2О).


продолжение