Как разделить воду на водород и кислород

Разрыв молекул воды и Закон сохранения энергии, какую использовать воду

В данной статье поговорим про разрыв молекул воды и Закон сохранения энергии. В конце статьи эксперимент для дома.

Нет никакого смысла изобретать установки и устройства по разложению молекул воды на водород и кислород не учитывая Закон сохранения энергии. Предполагается, что возможно создать такую установку, которая на разложение воды будет затрачивать меньшее количество энергии, чем та энергия, которая выделяется в процессе сгорания (соединения в молекулу воды). В идеале, структурно, схема разложения воды и соединение кислорода и водорода в молекулу будет иметь циклический (повторяющийся) вид.

Изначально, имеется химическое соединение – вода (H 2 O). Для её разложения на составляющие – водород (Н) и кислород (О) необходимо приложить определённое количество энергии. Практически, источником этой энергии может быть аккумуляторная батарея автомобиля. В результате разложения воды образуется газ, состоящий в основном из молекул водорода (Н) и кислорода (О). Одни, называют его «Газ Брауна», другие говорят, что выделяющийся газ, ничего не имеет общего с Газом Брауна. Думаю, нет необходимости рассуждать и доказывать, как называется этот газ, ведь это не важно, пускай этим занимаются философы.

Газ, вместо бензина поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, где посредством искры от свечей системы зажигания воспламеняется. Происходит химическое соединение водорода и кислорода в воду, сопровождаемое резким выделением энергии взрыва, заставляющего двигатель работать. Вода, образованная в процессе химического соединения, выпускается из цилиндров двигателя в виде пара через выпускной коллектор.

Важным моментом является возможность повторного использования воды для процесса разложения на составляющие – водород (Н) и кислород (О), образованной в результате сгорания в двигателе. Ещё раз посмотрим на «цикл» круговорота воды и энергии. На разрыв воды, которая находится в устойчивом химическом соединении, затрачивается определённое количество энергии. В результате сгорания, наоборот выделяется определённое количество энергии. Выделяемая энергия может быть грубо рассчитана на «молекулярном» уровне. Из-за особенностей оборудования, затрачиваемую на разрыв энергию рассчитать сложнее, её проще измерить. Если пренебречь качественными характеристиками оборудования, потерями энергии на нагрев, и другими немаловажными показателями, то в результате расчётов и измерений, если они проведены правильно, окажется, что затраченная и выделенная энергии равны друг другу. Это подтверждает Закон сохранения энергии, который утверждает, что энергия никуда не пропадает и не появляется «из пустоты», она лишь переходит в другое состояние. Но мы хотим использовать воду как источник дополнительной «полезной» энергии. Откуда эта энергия вообще может взяться? Энергия тратится не только на разложение воды, но и на потери, учитывающие КПД установки по разложению и КПД двигателя. А мы хотим получить «круговорот», в котором энергии больше выделяется, чем затрачивается.

Я не привожу здесь конкретные цифры, учитывающие затраты и выработку энергии. Один из посетителей моего сайта прислал мне на Майл книгу Канарёва, за что я ему очень благодарен, в которой популярно разложены «подсчёты» энергии. Книга является очень полезной, и пара последующих статей моего сайта будет посвящена именно исследованиям Канарёва. Некоторые посетители моего сайта утверждают, что я своими статьями противоречу молекулярной физике, поэтому в своих последующих статьях я приведу на мой взгляд — основные результаты исследований молекулярщика — Канарёва, которые моей теории не противоречат, а даже наоборот подтверждают моё представление о возможности низкоамперного разложения воды.

Если считать, что вода, используемая для разложения – это самое устойчивое, конечное химическое соединение, и её химические и физические свойства такие же, как у воды, высвобождаемой в виде пара из коллектора двигателя внутреннего сгорания, то какими производительными установки по разложению не были, нет смысла пытаться получать дополнительную энергию из воды. Это противоречит Закону сохранения энергии. И тогда, все попытки использовать воду в качестве источника энергии — бесполезны, а все статьи и публикации на эту тему не более чем заблуждения людей, или просто — обман.

Любое химическое соединение при определённых условиях распадается или соединяется вновь. Условием для этого может служить физическая среда, в которой находится это соединение – температура, давление, освещённость, электрическое, или магнитное воздействие, либо наличие катализаторов, других химических веществ, или соединений. Воду можно назвать аномальным химическим соединением, обладающую свойствами, не присущими всем остальным химическим соединениям. К этим свойствам (в том числе) относятся реакции на изменения температуры, давления, электрического тока. В естественных Земных условиях, вода – устойчивое и «конечное» химическое соединение. В этих условиях имеется определённая температура, давление, отсутствует какое либо магнитное, или электрическое поле. Существует много попыток и вариантов изменить эти естественные условия для того, чтобы разложить воду. Из них, наиболее привлекательно выглядит разложение посредством воздействия электрического тока. Полярная связь атомов в молекулах воды настолько сильна, что можно пренебречь магнитным полем Земли, которое не оказывает никакого влияния на молекулы воды.

Небольшое отступление от темы:

Есть предположение определённых деятелей науки, что Пирамиды Хеопса не что иное, как огромные установки для концентрации энергии Земли, которую неизвестная нам цивилизация использовала для разложения воды. Узкие наклонные тоннели в Пирамиде, назначение которых до настоящего времени не раскрыто, могли использоваться для движения воды и газов. Вот такое «фантастическое» отступление.

Продолжим. Если воду поместить в поле мощного постоянного магнита, ничего не произойдёт, связь атомов будет по-прежнему сильнее этого поля. Электрическое поле, образованное мощным источником электрического тока, приложенное к воде посредством электродов, погруженных в воду, вызывает электролиз воды (разложение на водород и кислород). При этом, затраты энергии источника тока огромны — не сопоставимы с энергией, которую можно получить от обратного процесса соединения. Здесь и возникает задача минимизировать затраты энергии, но для этого необходимо понять как происходит процесс разрыва молекул и на чём можно «сэкономить».

Для того, чтобы верить в возможность использования воды, как источника энергии мы должны «оперировать» не только на уровне единичных молекул воды, а так же на уровне соединения большого числа молекул за счёт их взаимного притяжения и дипольного ориентирования. Мы должны учитывать межмолекулярные взаимодействия. Возникает резонный вопрос: Почему? А потому, что перед разрывом молекул необходимо их сначала сориентировать. Это, так же является ответом на вопрос «Почему в обычной электролизёрной установке используется постоянный электрический ток, а переменный – не работает?».

В соответствии с кластерной теорией, молекулы воды имеют положительные и отрицательные магнитные полюса. Вода в жидком состоянии имеет не плотную структуру, поэтому молекулы в ней, притягиваясь разноимёнными полюсами и отталкиваясь одноимёнными, взаимодействуют друг с другом, образуя кластеры. Если для воды, находящейся в жидком состоянии, представить оси координат и попытаться определить в каком направлении этих координат больше ориентированных молекул, у нас ничего не получится, потому что ориентация молекул воды без дополнительного внешнего воздействия — хаотична.

В твёрдом состоянии (состоянии льда) вода имеет структуру упорядоченных и точно ориентированных определённым образом друг относительно друга молекул. Сумма магнитных полей шести молекул H 2 O в состоянии льда в одной плоскости равна нулю, а связь с соседними «шестёрками» молекул в кристалле льда приводит к тому, что в целом, в определённом объёме (куске) льда отсутствует какая либо «общая» полярность.

Если лёд растает от повышения температуры, то многие связи молекул воды в «решётке» разрушатся и вода станет жидкой, но всё равно «разрушение» будет не полным. Большое количество связей молекул воды в «шестёрки» сохранится. Такая талая вода называется «структурированной», является полезной для всего живого, но для разложения на водород и кислород не подходит потому, что необходимо будет тратить дополнительную энергию на разрыв межмолекулярных связей, затрудняющих ориентацию молекул перед их «разрывом». Значительная потеря кластерных связей в талой воде произойдёт позже, естественным путём.

Если в воде имеются химические примеси (соли, или кислоты), то эти примеси препятствуют соединению соседних молекул воды в кластерную решётку, отнимая у структуры воды водородные и кислородные связи, чем при низких температурах нарушают «твёрдую» структуру льда. Всем известно, что растворы кислотных и щелочных электролитов не замерзают при отрицательных температурах так же, как и солёная вода. Благодаря наличию примесей, молекулы воды становятся легко ориентируемыми под действием внешнего электрического поля. Это с одной стороны хорошо, не надо тратить лишнюю энергию на полярную ориентацию, но с другой стороны это плохо, потому, что эти растворы хорошо проводят электрический ток и в результате этого, в соответствии с Законом Ома, амплитуда тока необходимая на разрыв молекул оказывается значительной. Низкое межэлектродное напряжение приводит к низкой температуре электролиза, поэтому такая вода используется в электролизёрных установках, но для «лёгкого» разложения такая вода не годится.

Какая же вода должна применяться? Вода должна иметь минимальное количество межмолекулярных связей – для «лёгкости» полярной ориентации молекул, не должна иметь химических примесей, увеличивающих её проводимость – для уменьшения тока, используемого для разрыва молекул. Практически, такой воде соответствует дистиллированная вода.

Вы можете провести простой эксперимент сами

Налейте свеже-дистиллированную воду в пластиковую бутылку. Поместите бутылку в морозильную камеру. Выдержите бутылку около двух-трёх часов. Когда Вы достанете бутылку из морозильной камеры (трясти бутылкой нельзя), Вы увидите, что вода находится в жидком состоянии. Откройте бутылку и тонкой струйкой выливайте воду на наклонную поверхность из нетеплопроводного материала (например — широкую деревянную доску). На Ваших глазах вода будет превращаться в лёд. Если в бутылке осталась вода, закройте крышку, резким движением ударьте дном бутылки о стол. Вода в бутылке резко превратится в лёд.

Эксперимент может не получиться, если дистилляция воды была произведена более пяти суток назад, некачественно, или подвергалась тряске, в результате чего, в ней появились кластерные (межмолекулярные) связи. Время выдержки в морозильной камере, зависит от самой морозильной камеры, что так же может повлиять на «чистоту» эксперимента.

Этот эксперимент подтверждает, что минимальное количество межмолекулярных связей именно в дистиллированной воде.

Ещё один важный аргумент в пользу дистиллированной воды: Если Вы видели, как работает электролизёрная установка, то знаете, что использование водопроводной (даже очищенной через фильтр) воды загрязняет электролизёр так, что без регулярной его чистки снижается эффективность электролиза, а частая чистка сложного оборудования – лишние трудозатраты, да и оборудование из-за частых сборок – разборок придёт в негодное состояние. Поэтому даже и не думайте использовать для разложения на водород и кислород водопроводную воду. Стэнли Мэйер использовал водопроводную воду только для демонстрации, чтобы показать какая «крутая» у него установка.

Чтобы понять то, к чему нам необходимо стремиться, мы должны понять физику процессов, происходящих с молекулами воды во время воздействия электрического тока. В следующей статье мы вкратце, без «заумной нагрузки на мозг» ознакомимся с теорией профессора Канарёва о строении молекул воды, кислорода и водорода.

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

Как отделить кислород от водорода

Для этого нужен более сложный прибор — электролизер, который состоит из широкой загнутой трубки, наполненной раствором щелочи, в которую погружены два электрода из никеля.

Кислород будет выделяться в правом колене электролизера, куда подключен положительный полюс источника тока, а водород — в левом.

Читайте также:  Русская печь как выглядит

Это обычный тип электролизера, которым пользуются в лабораториях для получения небольших количеств чистого кислорода.

В больших количествах кислород получают в электролитических ваннах разнообразных типов.

Войдем в один из электрохимических заводов по производству кислорода и водорода. В огромных светлых залах-цехах строгими рядами стоят аппараты, к которым по медным шинам подводится постоянный ток. Это электролитические ванны. В них из воды можно получить кислород и водород.

Электролитическая ванна — сосуд, в котором параллельно друг другу расположены электроды. Сосуд наполняют раствором — электролитом. Число электродов в каждой ванне зависит от размера сосуда и от расстояния между электродами. По схеме включения электродов в электрическую цепь ванны делятся на однополярные (монополярные) и двухполярные (биполярные).

В монополярной ванне половина всех электродов подключается к положительному полюсу источника тока, а вторая половина — к отрицательному полюсу.

В такой ванне каждый электрод служит или анодом, или катодом, и на обеих сторонах его идет один и тот же процесс.

Биполярная ванна: 1 — катод; 2 — анод; 3 — биполярные электроды.

В биполярной ванне источник тока подключается только к крайним электродам, один из которых служит анодом, а другой — катодом. С анода ток поступает в электролит, через который он переносится ионами к близлежащему электроду и заряжает его отрицательно.

Проходя через электрод, ток снова входит в электролит, заряжая обратную сторону этого электрода положительно. Таким образом, проходя от одного электрода к другому, ток доходит до катода.

В биполярной ванне только анод и катод работают как монополярные электроды. Все же остальные электроды, расположенные между ними, являются с одной стороны катодами (—), а с другой стороны — анодами (+).

При прохождении электрического тока через ванну между электродами выделяются кислород и водород. Эти газы нужно отделить друг от друга и направить каждый по своему трубопроводу.

Существуют два способа отделения кислорода от водорода в электролитической ванне.

Отделение кислорода от водорода в электролитической ванне металлическими колоколами

Первый из них заключается в том, что электроды отгораживаются друг от друга металлическими колоколами. Образующиеся на электродах газы поднимаются в виде пузырьков кверху и попадают каждый в свой колокол, откуда через верхний отвод направляются в трубопроводы.

Этим способом кислород легко отделить от водорода. Однако такое разделение приводит к излишним, непроизводительным затратам электроэнергии, так как электроды приходится ставить на большом расстоянии друг от друга.

Другой способ разделения кислорода и водорода при электролизе заключается в том, что между электродами ставится перегородка — диафрагма, которая является непроницаемой для пузырьков газа, но хорошо пропускает электрический ток. Диафрагма может быть сделана из плотно сотканной асбестовой ткани толщиной 1,5—2 миллиметра. Эту ткань натягивают между двумя стенками сосуда, создавая тем самым изолированные друг от друга катодные и анодные пространства.

Водород из всех катодных и кислород из всех анодных пространств поступают в сборные трубы. Оттуда по трубопроводам каждый газ направляется в отдельное помещение. В этих помещениях под давлением 150 атмосфер полученными газами наполняют стальные баллоны. Баллоны направляют во все уголки нашей страны. Кислород и водород находят широкое применение в различных областях народного хозяйства.

Источник: В. Медведовский. Кислород. Государственное Издательство Детской литературы Министерства Просвещения РСФСР. Ленинград. Москва. 1953

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Новая технология расщепления воды

Разработана новая технология расщепления воды работающая от электрического потенциала пальчиковой батарейки

В самом ближайшем времени люди в разных странах получат возможность приобретать электрические автомобили от компании Toyota и других автопроизводителей , источниками энергии в которых являются водородные топливные элементы . Такие автомобили рекламируются как абсолютно экологически чистые транспортные средства , не выбрасывающие в окружающую среду никаких вредных веществ. Но на самом деле, все такие автомобили будут пока использовать водород, получаемый из природного газа, одного из видов ископаемого топлива.

Конечно, водород можно получать и другими способами, самым распространенным из которых является электролиз, расщепление воды на водород и кислород при помощи электрического тока. Но, к сожалению, такой процесс или требует использования дорогостоящих катализаторов из платины и других драгоценных металлов, или имеет отрицательный энергетический баланс, когда количество затрачиваемой на электроэнергии существенно превышает количество химической энергии, заключенной в самом водороде.

Но в скором времени такая ситуация может измениться коренным образом благодаря работе ученых из Стэнфордского университета. Группа профессора Хонгджи Дэй (Hongjie Dai) разработала достаточно недорогое устройство электролиза, которому для работы вполне достаточно электрического потенциала, создаваемого пальчиковой батарейкой типоразмера AAA. Естественно, ключевым моментом новой технологии стал новый катализатор, который не содержит ни платины, ни иридия, а состоит из соединений никеля и железа, элементов, которые находятся в изобилии на Земле.

“В течение нескольких десятилетий ученые занимались поисками дешевого эффективного катализатора, при помощи которого процесс электролиза может идти при комнатной температуре и при низком электрическом напряжении” – рассказывает профессор Дэй, – “В конце концов, нам удалось наткнуться на сложное соединение никеля и железа, которое работает столь же эффективно, как и патина. И это стало для нас полной неожиданностью”.

Основное открытие было сделано Мингом Гонгом (Ming Gong), аспирантом профессора Дэя. “Минг обнаружил никель-железное/никель-оксидное соединение, которое в роли катализатора выступает эффективней чистого никеля, чистого железа или чистых оксидов этих металлов” – рассказывает профессор Дэй, – “Это соединение очень эффективно разлагает воду на кислород и водород, хотя мы еще не полностью понимаем, какие именно процессы принимают в этом участие”

Электроды из нового катализатора достаточно стабильны, но все же они очень медленно разлагаются в течение длительного времени. Имеющиеся опытные образцы способны непрерывно работать лишь в течение нескольких дней. А для масштабного применения таких катализаторов требуется срок непрерывной работы, исчисляющийся месяцами и годами.

“Результаты наших последних исследований позволят на надеяться на получение больших сроков службы электродов из нового катализатора” – рассказывает профессор Дэй, – “И после этого нашу технологию можно будет широко использовать для прямого получения водорода при помощи энергии солнечных лучей, энергии ветра и энергии из других возобновляемых источников”.

Наступает эра свободных источников энергии [Возрождение Руси]

«Представления о природе Вселенной, если они правильные, могут стать ключом к невиданному прогрессу цивилизации, и, если они неправильные – привести к гибели и цивилизации, и жизни на Земле. » – Николай Левашов. Теория Вселенной и объективная реальность

Современная наука со скрипом признала, что она имеет некоторое представление приблизительно о 10% окружающей нас материи. Всё остальное она назвала Тёмной Материей, и делает вид, что всё обстоит прекрасно, именно так, как и должно быть. Это всё равно, что пытаться описать айсберг, не имея никакого представления о его подводной части.

Как сделать водородный генератор

Использование водорода в качестве энергоносителя для обогрева дома – идея весьма заманчивая, ведь его теплотворная способность (33.2 кВт / м3) превышает более чем в 3 раза показатель природного газа (9.3 кВт / м3). Теоретически, чтобы извлечь горючий газ из воды с последующим сжиганием его в котле, можно использовать водородный генератор для отопления. О том, что из этого может получиться и как сделать такое устройство своими руками, будет рассказано в данной статье.

Принцип работы генератора

Как энергоноситель водород действительно не имеет себе равных, а запасы его практически неисчерпаемы. Как мы уже сказали, при сжигании он выделяет огромное количество тепловой энергии, несравнимо большее, нежели любое углеводородное топливо. Вместо вредных соединений, выбрасываемых в атмосферу при использовании природного газа, при горении водорода образуется обычная вода в виде пара. Одна беда: данный химический элемент не встречается в природе в свободном виде, только в соединении с другими веществами.

Одно из таких соединений – обычная вода, представляющая собой полностью окисленный водород. Над ее расщеплением на составные элементы работали многие ученые в течение долгих лет. Нельзя сказать, что безрезультатно, ведь техническое решение по разделению воды все же было найдено. Его суть – в химической реакции электролиза, в результате которой происходит расщепление воды на кислород и водород, полученную смесь назвали гремучим газом или газом Брауна. Ниже показана схема водородного генератора (электролизера), работающего на электричестве:

Электролизеры производятся серийно и предназначены для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной силы и частоты подается на группы металлических пластин, погруженных в воду. В результате протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром. Для его отделения газы пропускаются через сепаратор, после чего подаются на горелку. Дабы избежать обратного удара и взрыва, на подаче устанавливается клапан, пропускающий горючее только в одну сторону.

Для контроля за уровнем воды и своевременной подпитки конструкцией предусмотрен специальный датчик, по сигналу которого производится ее впрыск в рабочее пространство электролизера. За превышением давления внутри сосуда следит аварийный выключатель и сбросной клапан. Обслуживание водородного генератора заключается в периодическом добавлении воды, и на этом все.

Водородное отопление: миф или реальность?

Генератор для сварочных работ – это на данный момент единственное практическое применение электролитическому расщеплению воды. Использовать его для отопления дома нецелесообразно и вот почему. Затраты энергоносителей при газопламенных работах не так важны, главное, что сварщику не нужно таскать тяжеленные баллоны и возиться со шлангами. Другое дело – отопление жилища, где каждая копейка на счету. И тут водород проигрывает всем существующим ныне видам топлива.

Важно. Затраты электроэнергии на выделение горючего из воды методом электролиза будут гораздо выше, нежели гремучий газ сможет выделить при сжигании.

Серийные сварочные генераторы стоят немалых денег, поскольку в них используются катализаторы процесса электролиза, в состав которых входит платина. Можно сделать водородный генератор своими руками, но его эффективность будет еще ниже, чем у заводского. Получить горючий газ вам точно удастся, но вряд ли его хватит на обогрев хотя бы одной большой комнаты, не то что целого дома. А если и хватит, то придется оплачивать баснословные счета за электричество.

Чем тратить время и усилия на получение бесплатного топлива, которого не существует априори, проще смастерить своими руками простой электродный котел. Можете быть уверены, что так вы израсходуете гораздо меньше энергии с большей пользой. Впрочем, домашние мастера – энтузиасты всегда могут попробовать свои силы и собрать дома электролизер, с целью провести эксперименты и убедиться во всем самолично. Один из подобных экспериментов показан на видео:

Как изготовить генератор

Масса интернет-ресурсов публикуют самые разные схемы и чертежи генератора для получения водорода, но все они действуют по одному принципу. Мы предложим вашему вниманию чертеж простого устройства, взятый из научно-популярной литературы:

Здесь электролизер представляет собой группу металлических пластин, стянутых между собой болтами. Между ними установлены изоляционные прокладки, крайние толстые обкладки тоже изготовлены из диэлектрика. От штуцера, вмонтированного в одну из обкладок, идет трубка для подачи газа в сосуд с водой, а из него – во второй. Задача емкостей – отделять паровую составляющую и накапливать смесь водорода с кислородом, чтобы подавать его под давлением.

Совет. Электролитические пластины для генератора надо делать из нержавеющей стали, легированной титаном. Он послужит дополнительным катализатором реакции расщепления.

Пластины, что служат электродами, могут быть произвольного размера. Но надо понимать, что производительность аппарата зависит от их площади поверхности. Чем большее число электродов удастся задействовать в процессе, тем лучше. Но при этом и потребляемый ток будет выше, это следует учитывать. К концам пластин припаиваются провода, ведущие к источнику электричества. Здесь тоже есть поле для экспериментов: можно подавать на электролизер разное напряжение с помощью регулируемого блока питания.

Читайте также:  Как утеплить второй этаж под крышей в частном доме

В качестве электролизера можно применить пластиковый контейнер от водяного фильтра, поместив в него электроды из нержавеющих трубок. Изделие удобно тем, что его легко герметизировать от окружающей среды, выводя трубку и провода через отверстия в крышке. Другое дело, что этот самодельный водородный генератор обладает невысокой производительностью из-за малой площади электродов.

Заключение

На данный момент не существует надежной и эффективной технологии, позволяющей реализовать водородное отопление частного дома. Те генераторы, что имеются в продаже, могут успешно применяться для обработки металлов, но не для производства горючего для котла. Попытки организовать подобный обогрев приведут к перерасходу электроэнергии, не считая затрат на оборудование.

Как разделить воду на водород и кислород

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного или полного замещения углеводородного топлива на различных видах транспорта, в отопительных системах жилых и производственных помещений, в генераторах производства пара и для раздельного получения чистого кислорода и водорода для производственных, медицинских и пр. нужд.

Известны способы разложения воды на водород и кислород методом низкоамперного электролиза с применением для его осуществления импульсно-резонансного тока высокого напряжения. Наиболее известный способ – это электрическая водородная ячейка Мейера (патент США №4936961, 1990 г.). Известен способ получения водорода и кислорода из пара воды, включающий пропускание этого пара через электрическое поле, отличающийся тем, что перегретый пар воды с температурой 500-550°C пропускают через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения для диссоциации пара и разделения его на атомы водорода и кислорода. Патент РФ RU 2142905, автор Ермаков В.Г. Этот способ основан на следующем: электронная связь между атомами водорода и кислорода ослабевает пропорционально повышению температуры воды; температура воспламенения водорода от 580 до 590°C, разложение воды должно быть ниже порога зажигания водорода; электронная связь между атомами водорода и кислорода при температуре 550°C ослаблена, и орбиты электронов уже искажены, для того, чтобы электроны сошли со своих орбит, и атомная связь между ними распалась, нужно электронам добавить энергию электрического поля высокого напряжения. В камере разложения перегретого пара электрическое поле создается положительным и отрицательным электродами, на которые подается постоянный ток, с напряжением 6000 B. Положительным электродом служит корпус камеры /труба/, а отрицательным электродом служит стальная труба, смонтированная по центру корпуса. Наиболее близким из аналогов к предлагаемому изобретению является патент РФ RU 2142905 автора Ермакова В.Г., который и выбран как прототип.

Электрические водородные ячейки Мейера малопроизводительны, потому что в них нет механизма эффективного отвода молекул газа с электродов. Недостатком прототипа (патент РФ RU 2142905) является громоздкость установки и в связи с тем, что диссоциация пара и разделение его на атомы водорода и кислорода осуществляется под воздействием только электрического поля постоянного тока высокого напряжения, низкая производительность.

Целью изобретения являются повышение производительности установки и уменьшение ее габаритов для более широкого применения способа, а также получение более дешевого источника энергии и тепла. Это достигается благодаря тому, что в способе получения водорода и кислорода из пара воды, при пропускании перегретого пара с температурой 500-550°C через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, согласно изобретению перегретый пар одновременно пропускают через электрическое поле и через гравитационное (инерционное) поле, создаваемое самим паром при его движении в электрической гравитационной водородной ячейке, вызывая тем самым более интенсивное разделение его на атомы водорода и кислорода и сепарирование смеси водорода с кислородом.

Для создания гравитационного (инерционного) поля электрическая гравитационная водородная ячейка выполнена в виде набора дисковых пластин с центральным отверстием, выполняющих функции электродов (катод и анод) и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные (четные, нечетные) дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Пар, пропускаемый через электрическую гравитационную водородную ячейку, внутри ячейки движется между дисками (катодом и анодом) вихреобразно по винтовой траектории, создавая гравитационное (инерционное) поле.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки.

На фигуре 1 изображена схема установки для получения водорода и кислорода из водяного пара с электрической гравитационной водородной ячейкой. На фигуре 2 изображен продольный разрез электрической гравитационной водородной ячейки.

На фигуре 3 изображен поперечный разрез пакета дисковых пластин электрической гравитационной водородной ячейки в районе зазора между пластинами.

Как показано на рисунках, заявляемый способ и схема содержит: электрическую гравитационную водородную ячейку 1; охладитель 2 водорода и охладитель 3 кислорода; компрессор 4 водорода и компрессор 5 кислорода; электродвигатель 6, являющийся приводом компрессоров 4 и 5; аккумулирующий баллон 7 водорода и аккумулирующий баллон 8 кислорода; парогенератор 9 с камерой сгорания, не указанной на схеме и горелкой 10; клапан 11, регулирующий подачу пара в электрическую гравитационную водородную ячейку 1; клапан 13, подающий пар на потребители. Электрическая гравитационная водородная ячейка 1 соединена трубопроводами 12, с одной стороны с камерой сгорания парогенератора 10 через клапан 11, а с другой стороны с охладителем 2 водорода и охладителем 3 кислорода, которые соединены соответственно с компрессором 4 водорода и компрессором 5 кислорода. Компрессор 4 соединен трубопроводом 12 с аккумулирующим баллоном 7 водорода, а компрессор 5 с аккумулирующим баллоном 8 кислорода. Аккумулирующие баллоны 7, 8 соединены трубопроводами 12 с горелкой 10 парогенератора 9. Электрическая гравитационная водородная ячейка 1 содержит: корпус ячейки 14 и дисковые пластины 15 с разрезом 18; трубу 16 с отверстиями по образующей для свободного входа вовнутрь водорода; изоляторы 17, изолирующие пакет дисковых пластин от корпуса; штоки 19, на которые монтируются отдельно четные и нечетные дисковые пластины; изоляторы 20, изолирующие друг от друга четные и нечетные дисковые пластины. Дисковые пластины 15, изготовленные из немагнитной нержавеющей стали, имеют разрез 18, центральное отверстие для монтажа в нем трубы 16, шесть отверстий с диаметром 4-6 мм для монтажа пластин на шток 18 мм и шесть отверстий с диаметром 10 мм для прохождения в них штоков 19 с изолятором 20. Отверстия расположены по окружности и под углом 120°, по три отверстия каждого размера в районе внешнего диаметра диска и по три отверстия каждого размера в районе внутреннего диаметра. Пакет дисковых пластин, выполняющих функции электродов (катод и анод) и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные (четные, нечетные) дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Шаг шнеков определяется по формуле S=δ+2×C, где S – шаг шнека, δ – толщина диска равная 0,8÷1,5 мм, С – зазор между дисковыми пластинами равный 1,0÷4,5 мм. Винтовая форма дисковой пластины 15, которую имеет шнек, достигается фиксацией дисковой пластины 15 в отверстиях меньшего размера в определенных по высоте местах на штоках 19, жестко фиксированных относительно корпуса 14. Штоки 19, соединяющие одноименные дисковые пластины (четные или нечетные), обеспечивают электрическую связь между ними. Штоки 19 первого шнека проходят через дисковые пластины 15 второго шнека через изолятор 20, установленный в отверстие большего диаметра дисковой пластины 15 второго шнека и обеспечивающий изоляцию четной дисковой пластины 15 и нечетной. Прохождение штоков 19 второго шнека через дисковые пластины 15 первого шнека аналогично. К штокам 19 подводится постоянный (или импульсный резонансный, или последовательно постоянный и импульсно-резонансный) ток высокого напряжения от известных типов генераторов. Схема установки работает следующим образом: водород и кислород, находящийся в аккумулирующем баллоне 7 и аккумулирующем баллоне 8, подается через горелку 10 в камеру сгорания парогенератора 9. Соответствующее количество газов регулируется горелкой 10 известными способами. В камере сгорания смесь газов сгорает при температуре 2500-3000°C и в соответствии с формулой 2H2+O2=2H2O превращается в водяной пар. Вода, находящаяся в парогенераторе 9, отбирает тепло сгорания, охлаждает образовавшийся водяной пар и преобразуется сама в пар с определенными параметрами. Когда температура водяного пара в камере сгорания парогенератора 9 снизится до 600°C, клапан 11 открывает доступ пару в электрическую гравитационную водородную ячейку 1. Внутри ячейки пар движется между дисками (катодом и анодом) вихреобразно по винтовой траектории, создавая гравитационное (инерционное) поле. Центробежные силы гравитационного поля отбрасывают кислород на периферию электрической гравитационной водородной ячейки 1, а центростремительные силы гравитационного поля притягивают водород к ее центру. Компрессор 4 через охладитель 2 всасывает водород из электрической гравитационной водородной ячейки 1 и нагнетает его в аккумулирующий баллон 7. Компрессор 5 через охладитель 3 всасывает кислород из электрической гравитационной водородной ячейки 1 и нагнетает его в аккумулирующий баллон 7. Далее цикл повторяется. Пар, произведенный в парогенераторе 9, может быть отобран через клапан 13 и использован в потребителях различного назначения. В случае необходимости использовать водород и кислород для других целей, их отбор производится непосредственно из аккумулирующих баллонов 7 и 8. В этом случае через клапан 11, регулирующий подачу пара, поступает необходимое дополнительное количество его от парогенератора 9.

Способ разложения воды на кислород и водород и устройства для его осуществления

Владельцы патента RU 2675862:

Изобретение относится к способу разложения воды на кислород и водород и устройству для его осуществления. Способ осуществляют путем воздействия на воду, протекающую по межэлектродным полостям, электрическим и магнитным полями. При этом постоянное импульсное электрическое поле подается на коаксиально расположенные трубчатые изолированные водородные электроды отрицательного потенциала и на изолированные кислородные электроды положительного потенциала, разделенные межэлектродными полостями, имеющими входные и выходные водяные отверстия, объемы которых через газовые отверстия соединены с объемами водородных и кислородных электродов. В связи с чем протекающая между электродами вода под действием электрического и магнитного полей разлагается на ионы водорода и кислорода, причем ионы водорода через отверстия водородного электрода притягиваются отрицательным статическим полем, образованным отрицательной токопроводящей водородной изолированной поверхностью, внутрь водородного электрода, аналогично, ионы кислорода через отверстия кислородного электрода притягиваются положительным статическим полем, образованным положительной изолированной токопроводящей поверхностью, внутрь кислородного электрода, в которых водородные и кислородные ионы нейтрализуются соответственно отрицательными и положительными нейтрализационными поверхностями и в виде атомов выходят через каждые свои отверстия к дальнейшему использованию. Технический результат заключается в повышении производительности разложения воды за счет увеличения энергии электрического и магнитного полей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к технике разложения воды на кислород и водород (водородной энергетике) и может быть использовано в качестве узла для преобразования тепловой энергии при сжигании водорода в механическую энергию, в частности, в транспортных средствах, где вместо бензина используется вода.

Известен способ получения водорода из воды (см. патент №2456377), в котором разложение воды происходит под действием резонансного электромагнитного поля, частота n-й гармоники которого приближается к собственной частоте воды. Недостаток способа заключается в том, что при его осуществлении происходит изменение емкостной составляющей LC контура (контуров) из-за присутствия в воде продуктов ее разложения, приводящих к изменению диэлектрической проницаемости диэлектрика водяного конденсатора, при неизменном значении индуктивной составляющей. Это явление приводит к снижению производительности из-за отклонения от резонанса в цепях с последовательными или параллельными контурами. Также в устройстве, осуществляющем способ, наблюдается незначительная площадь соприкосновения изолированных конденсаторных пластин с водой, отнесенная к единице объема рабочей камеры, что также приводит к снижению производительности разложения воды. Известен также патент №2496917 способ получения водорода из воды, включающий разложение воды электрическим полем с помощью водяного конденсатора с изолированными обкладками, на которые подается высоковольтное выпрямленное напряжение импульсной формы, а разложение воды происходит под действием электрического и магнитного полей, причем вектор напряженности магнитного поля направлен перпендикулярно вектору напряженности электрического поля, при этом вектора на воду действуют одновременно и с частотой, равной частоте гидродинамических колебаний воды. Для реализации способа используется устройство, в котором разложение воды электрическим и магнитным полями происходит с помощью, по меньшей мере, двух колебательных контуров, при этом емкость первого и связанная с ней индуктивность второго контура и соответственно емкость второго и связанная с ней индуктивность первого заряжаются и разряжаются с заданной частотой, при этом фаза входных напряжений сдвинута на 90 градусов. Недостаток способа тот, что электрическое поле действует на воду однонаправленно и периодически, причем время его действия равно времени нисходящий кривой входного напряжения, что наполовину снижает производительность разложения воды.

Читайте также:  Мощность электрического теплого пола

Техническим результатом изобретения является повышение производительности разложения воды за счет увеличения энергии электрического и магнитного полей.

Физика работы предлагаемого устройства заключается в следующим. На нижеуказанных сайтах расположена информация об известных способах разложения воды на кислород и водород https://yandex.ru/images/search?p=6&text=способы%20разложения%20воды%20на%20кислород%20и%20вод выбираем реакцию разложения воды действием электрического тока, электролиз https://im0-tub-ru.yandex.net/i?id=09c0c7751466c174d9cc9dc81648bc91-sr&n=13 где разложение воды под действием электрического тока происходит согласно уравнению 1., т.е. 2H2O=2Н2+O2. Но данное уравнение не показывает, какая энергия затрачивается на разложение воды. При нагреве воды или при разложении пара (см. патент №2142905) тепловая энергия броуновского движения не может без действия полей разлагать воду. Только при действии поля диполи воды ориентируются вдоль его вектора напряженности уменьшая броуновское движение энергия которого расслабляет дипольные атомные связи в связи с чем для окончательного их разрушения требуется уменьшенное значение электромагнитной энергии. (см. так же видео на сайте https://www.youtube.com/watch?v=-ROZ0KU5ncM Учитывая, что вода H2O является идеальным диэлектриком (электролитом) который контактирует с двумя электродами, что в комплексе представляет собой водяной конденсатор токи смещения, которого образуют энергию электрического поля, а токи индуктивности образуют энергию магнитного поля. Обе вырабатываемые токами энергии отличаются друг от друга векторными направлениями их энергий вектора, которых, действуя на дипольные молекулы воды, разрушают их, в результате чего молекулы воды распадаются на ионы водорода и кислорода. Конечно, энергетическая мощность полей должна обеспечивать разрушение молекул воды. Спрашивается причем тут электроды, если энергия электрических и магнитных полей свободно проходит через не токопроводящие стенки водяного сосуда. Новизна изобретения заключается в том, что электроды электролизера изолированы диэлектриком, диэлектрическая проницаемость которого превосходит диэлектрическую проницаемость воды 80 единиц. Так как энергия электрического поля пропорциональна емкости водяного конденсатора и квадрату напряжения подаваемого на электроды водяного конденсатора, а энергия магнитного поля пропорциональна индуктивности и квадрату тока, проходящему через индуктивность то, увеличивая эти величины, можем регулировать производительность получения ионов кислорода и водорода.

Следует отметить, что при электролизе и предлагаемом изобретении общим является то, что при разложении воды на ионы участвует электрическое поле, а это значит, как указывалось выше, что изоляция электродов значения не имеет. Она лишь препятствует участию в реакции электродных металлов и исключает прохождению тока через воду, содержащую растворенные в ней примеси. При изоляции электродов исключается нагрев воды, что позволяет при сжигании водорода не используемую тепловую энергию использовать повторно для получения водорода и кислорода, замыкая тем самым энергетический цикл, что значительно увеличивает КПД устройства.

На фиг 1, 2, 3, 4 изображены устройства разложения воды на кислород и водород. Они содержит диэлектрический корпус 7 имеющий отверстия 3 входа воды (пара) и отверстия 4 для выхода не разложивсейся воды. Корпус содержит трубчатые полые (объемные) полости, представляющие отрицательные водородные электроды 23 и коаксиально водородным электродам попеременно через межэлектродное пространство 22 расположены трубчатые полые (объемные) полости представляющие положительные кислородные электроды 24. Диэлектрические перегородки содержащие газовые отверстия 6 разделяющие межэлектродные полости от водородных электродов 23 содержат токопроводящие отрицательные поверхности 25 а диэлектрические перегородки содержащие отверстия 6 разделяющие межэлектродные полости от кислородных электродов 24 содержат токопроводящие положительные поверхности 26. Кроме того объемы водородных электродов 23 перед выходом водорода через отверстия 19 содержат нейтрализационные отрицательные поверхности 14 а объемы кислородных электродов 24 перед выходом через выходные отверстия 18 кислорода содержат нейтрализационные положительные поверхности 15. Отрицательный и положительный потенциал на токопроводящие поверхности 25, 26 подается одновременно и представляет собой импульсное выпрямленное напряжение см. Фиг 2. Положительный потенциал на кислородную нейтрализационную поверхность 15 и отрицательный потенциал на водородную нейтрализационную поверхность 14 потенциалы которых представляют импульсное выпрямленное напряжение, импульсы которого подаются между импульсами подаваемыми на токопроводящие поверхности 25 и 26. Отверстия 6 расположенные на электродах служат для перемещения газовых ионов в электродные полости а также не разложивсейся воды к выходному отверстию 4. Подавая, на токопроводящие поверхности 25 и 26 импульсное напряжение и последовательно между этими импульсам подавая импульсное напряжение на нейтрализационные сетки 14 и 15 получаем нейтрализацию ионов водорода и кислорода которые под давлением через отверстия 19 и 18 поступают к дальнейшему использованию. Электроды 23 и 24 представляют полые обкладки водяного конденсатора. Эти водяные конденсаторы, которые с целью увеличения энергии электрического поля соединяем, параллельно получая один суммарный конденсатор, диэлектрическая проницаемость изоляции которого должна превышать диэлектрическую проницаемость воды. Образованный конденсатор, имеющий значительные электродную поверхность, диэлектрическую проницаемость, минимальное расстояние между электродами значительно увеличивает производимую им энергию электрического поля, что приводит к значительному увеличению производительности устройства разложения воды (пара) на кислород и водород. При подаче регулированного постоянного импульсного напряжения создается возможность регулировать производительность разложения воды и как следствие исключать выход

не разложившейся воды. Для максимального снижения, подаваемого на конденсатор постоянного напряжения с целью, обеспечения увеличения диапазона регулирования энергии электрического поля, используем энергию магнитного поля, вектор напряженности которого направлен перпендикулярно вектору электрического поля. Для этого используем трансформаторный излучатель, магнитопровод которого представляет собой замкнутый контур, выполненный из электротехнической стали с последовательно механически связанными спиралевидными (аналогично катушки индуктивности) частями 8 и линейной чатью 13, представляющие в сечении прямоугольную или круглую форму. Эффективность излучающего трансформатора заключается в том, что при длине волны в три тысячи километров магнитный поток через трансформаторные витки проходит столько раз, сколько длина магнитопровода укладывается в длине волны. Магнитный поток излучающего трансформатора представляет поток, проходящего через сталь и воду, для этого необходимо, чтобы спиралевидные витки трансформатора с левой и правой сторон имели противоположную обмотку. При подаче 50 герцового напряжения на первичную катушку 11 трансформатора происходит 100 герцовое изменение направления векторов магнитных напряженностей направленных перпендикулярно векторам электрического поля, что приводит к интенсификации разложения воды. Вторичная катушка 12 трансформатора через диоды производит последовательную подачу импульсов необходимой полярности на токопроводящие поверхности 24, 25 и нейтрализационные сетки 14, 15 см. фиг 2. Регулировка магнитной энергии может осуществляться катушкой 5 обратной связи на фиг 1 условно не показана. Эта катушка является нагрузкой вторичной катушки трансформатора и играет роль первичной. При совпадении векторов магнитных напряженностей катушек первичной и обратной связи получаем положительную обратную связь и наоборот при не совпадении векторов получаем отрицательную обратную связь.

Работа устройства заключается в том, что разложение происходит при действии на воду, протекающую по межэлектродным полостям электрического и магнитного поля при этом постоянное импульсное электрическое поле образуется путем подачи на объемные изолированные водородные электроды отрицательного потенциала и подачи на объемные изолированные кислородные электроды положительного потенциала, а вектор напряженности электрического поля направленный перпендикулярно вектору магнитного поля который образуется замкнутым магнитопроводом содержащим два спиралевидной формы закручивания с протекающей между закручиваниями водой и имеющими по отношению к воде противоположные полюса, таким образом, протекающая между электродами вода под действием электрического и магнитного полей разлагается на ионы водорода и кислорода при этом ионы водорода через отверстия 6 водородного электрода притягиваются отрицательным статическим полем образованным отрицательной токопроводящей водородной изолированной поверхностью внутрь водородного электрода аналогично ионы кислорода через отверстия 6 кислородного электрода притягиваются положительным статическим полем образованным положительной изолированной токопроводящей поверхностью, в которых водородные и кислородные ионы нейтрализуются соответственно отрицательными и положительными нейтрализационными поверхностями и в виде атомов выходят через каждые свои отверстия к дальнейшему практическому использованию. Электрическое поле, образовываемое токопроводящими поверхностями, имеет выпрямленный импульсный характер, между импульсами которого одновременно подаются на нейтрализационную не изолированную водородную поверхность, находящуюся в водородной полости отрицательный потенциал и на нейтрализационную не изолированную кислородную поверхность, находящуюся в кислородной полости положительный потенциал. При отсутствии в объемах электродов нейтрализационных поверхностей токопроводящие поверхности в промежутке между входными и выходными газовыми отверстиями имеют не изолированную внутреннюю поверхность.

Согласно фиг 4 объемные водородные и кислородные электроды с межэлэктодными полостями могут иметь в горизонтальном и вертикальных сечениях прямоугольную форму.

1. Способ разложения воды на кислород и водород, осуществляемый путем воздействия на воду, протекающую по межэлектродным полостям, электрическим и магнитным полями, отличающийся тем, что постоянное импульсное электрическое поле подается на коаксиально расположенные трубчатые изолированные водородные электроды отрицательного потенциала и на изолированные кислородные электроды положительного потенциала, разделенные межэлектродными полостями, имеющими входные и выходные водяные отверстия, объемы которых через газовые отверстия соединены с объемами водородных и кислородных электродов, при этом протекающая между электродами вода под действием электрического и магнитного полей разлагается на ионы водорода и кислорода, причем ионы водорода через отверстия водородного электрода притягиваются отрицательным статическим полем, образованным отрицательной токопроводящей водородной изолированной поверхностью, внутрь водородного электрода, аналогично, ионы кислорода через отверстия кислородного электрода притягиваются положительным статическим полем, образованным положительной изолированной токопроводящей поверхностью, внутрь кислородного электрода, в которых водородные и кислородные ионы нейтрализуются соответственно отрицательными и положительными нейтрализационными поверхностями и в виде атомов выходят через каждые свои отверстия к дальнейшему использованию.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрическое поле, образуемое токопроводящими поверхностями, имеет выпрямленный импульсный характер, между импульсами которого одновременно подаются на нейтрализационную не изолированную водородную поверхность, находящуюся в водородной полости, отрицательный потенциал и на нейтрализационную не изолированную кислородную поверхность, находящуюся в кислородной полости, положительный потенциал.

3. Устройство для осуществления способа по любому из пп.1, 2, отличающееся тем, что содержит трубчатые коаксиально расположенные объемные водородные и кислородные изолированные электроды, разделенные межэлектродными полостями, имеющими входные и выходные водяные отверстия, объемы которых через газовые отверстия соединены с объемами водородных и кислородных электродов, имеющих соответственно нейтрализационные поверхности и выходные водородные и кислородные газовые отверстия.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что объемные водородные и кислородные электроды с межэлектродными полостями имеют в горизонтальном и вертикальном сечениях прямоугольную форму.

Ссылка на основную публикацию