Väte-syre-blandningen, som den mest energiskt kapacitet, föreslogs att användas i motorer av K. E. Tsiolkovsky tillbaka 1903. Väte används redan som bränsle: för bilar (från en och en halv till Toyota Mirai), jetplan (från Heinkel till Tu-155), torpedon (från GT 1200A till Shkval), raketer (från Saturn till Burana ). Nya aspekter öppnas genom produktion av metalliskt väte och praktisk tillämpning av Rossi-reaktorn. I en snar framtid utvecklingen av tekniker för att erhålla billigt väte från Svartahavets vätesulfid och direkt från källorna till jordens avgasning. Trots oljelobbyens motstånd går vi orubbligt in i väteåldern!
Att förändra vår konsumtion - tillsammans förändrar vi världen!
För- och nackdelarna med vätebränsle
Vätgasbränsle har ett antal funktioner:
- Värmeöverföringen av väte är 250% högre än för en bränsle-luftblandning.
- Efter förbränning av väteblandningen genereras endast ånga vid utloppet.
- Tändreaktionen är snabbare än med andra bränslen.
- Tack vare detonationsstabiliteten är det möjligt att höja kompressionsförhållandet.
- Lagring av sådant bränsle sker i flytande eller komprimerad form. Vid en tanknedbrytning förångas väte.
- Den lägre nivån för andelen gas att reagera med syre är 4%. Tack vare denna funktion är det möjligt att justera motorns driftslägen genom att dosera konsistensen.
- Effektiviteten hos en vätgasmotor når 90 procent. Som jämförelse har en dieselmotor en verkningsgrad på 50% och en konventionell förbränningsmotor - 35%.
- Väte är en flyktig gas, så det kommer in i de minsta luckorna och håligheterna. Av denna anledning klarar få metaller att motstå dess destruktiva effekter.
- Det är mindre ljud när motorn går.
Den första vätgasmotorn började arbeta i Sovjetunionen 1941
Du kommer att bli förvånad, men den första motorn i en vanlig "lastbil" började arbeta med väte i den belägrade Leningrad i september 1941! Den unga juniortekniker-löjtnanten Boris Shchelishch, som var ansvarig för uppstigningen av spärrballongen, beordrades, i frånvaro av bensin och elektricitet, att etablera vinschernas arbete. Eftersom ballongerna var fyllda med väte fick han idén att använda den som bränsle.
Kampanjvideo:
Under farliga experiment brände två ballonger ut, en bensintank exploderade och Boris Isaakovich själv fick en skalchock. Därefter uppfann han för en säker drift av den "explosiva" blandningen med luft-väte en speciell vattentätning som utesluter antändning i händelse av blixt i motorns insugningsrör. När allt slutligen slutade anlände militärledarna, såg till att systemet fungerade korrekt och beordrade att överföra alla aerostatiska vinschar till en ny typ av bränsle på tio dagar. Med tanke på de begränsade resurserna och tiden använde Shchelishch smart släckta brandsläckare för att göra en vattentätning. Och problemet med att lyfta spärrballonger lyckades med framgång!
Boris Isaakovich tilldelades Order of the "Red Star" och skickades till Moskva, hans erfarenhet användes i luftförsvarets enheter i huvudstaden - 300 motorer överfördes till "smutsigt väte", uppfinnarens certifikat nr 64209 för uppfinningen utfärdades. Således säkerställdes Sovjetunionens prioritering i framtidens energisektor. 1942 visades en ovanlig bil på en utställning av utrustning anpassad till blockadens förhållanden. Samtidigt arbetade hans motor 200 timmar utan att stanna i ett slutet utrymme. Avgaserna - vanlig ånga - förorenade inte luften.
1979, under den vetenskapliga övervakningen av E. V. Shatrov. det kreativa teamet av NAMI-arbetare, bestående av V. M. Kuznetsov Ramenskiy A. Yu., Kozlova Yu. A. en prototyp av RAF-minibussen, som körs på väte och bensin, utvecklades och testades.
Tester RAF 22031 (1979).
Väteperoxid undervattensfordon
1938-1942, på Kiel-varven, under ledning av ingenjören Walter, byggde de en experimentell U-80-båt som arbetade med väteperoxid. Vid tester visade fartyget en full undervattenshastighet på 28,1 knop. Ångan av vatten och syre som erhölls som ett resultat av sönderdelningen av peroxid användes som arbetsfluid i turbinen, varefter de avlägsnades överbord.
Figuren visar konventionellt anordningen för en ubåt med en väteperoxidmotor.
Totalt lyckades tyskarna bygga 11 båtar från Perm State Technical University.
Efter Hitlers Tysklands nederlag i England, USA, Sverige och Sovjetunionen, utfördes arbetet för att föra Volters plan till praktiskt genomförande. En sovjetisk ubåt (projekt 617) byggdes med en Walter-motor vid designbyrån Antipin.
Den berömda VA-111 UNDERWATER TORPEDA ROCKET "SHKVAL".yes.
Under tiden gjorde kärnkraftsindustrins framgångar det möjligt att bättre lösa problemet med kraftfulla ubåtmotorer. Och dessa idéer tillämpades framgångsrikt i torpedomotorer. Walter HWK 573. (undervattensmotor av världens första guidade anti-ship luft-till-yta missil GT 1200A för att träffa ett fartyg under vattenlinjen). Den glidande torpedot (UAB) GT 1200A hade en undervattenshastighet på 230 km / h och var prototypen för Sovjetunionen höghastighetstorpedon "Shkval". DBT-torpedén gick i drift i december 1957, körde på väteperoxid och utvecklade en hastighet på 45 knop med ett kryssningsområde på upp till 18 km.
Gasgeneratorn genom kaviteringshuvudet skapar en luftbubbla runt föremålets kropp (ånggasbubbla) och på grund av minskningen i hydrodynamisk motstånd (vattenmotstånd) och användningen av jetmotorer uppnås den erforderliga undervattensrörelsen (100 m / s), vilket är flera gånger högre än hastigheten för den snabbaste konventionella torpedon. För arbete används ett hydroreaktivt bränsle (alkalimetaller, när de interagerar med vatten, släpper väte).
Tu-155 på väte har satt 14 världsrekord
Under andra världskriget skapade företaget "Heinkel" en hel rad jetflygplan under Walter Walter HWK-109-509 med en drivkraft på 2000 kgf och arbetade med väteperoxid.
Ryssland hade ganska framgångsrikt, men blev tyvärr inte en serieupplevelse av att skapa "ekologiska" flygplan redan i slutet av 80-talet av förra seklet. Världen presenterades med Tu-155 (experimentell modell Tu-154), som körs på flytande väte och sedan på flytande naturgas. Den 15 april 1988 togs planet först till himlen. Han satte 14 världsrekord och avslutade cirka hundra flygningar. Men då gick projektet "på hyllan".
I slutet av 1990-talet byggdes Tu-156 med beställning av Gazprom med flytande gasmotorer och traditionell flygfotogen. Detta plan led samma öde som Tu-155. Kan du föreställa dig hur svårt det är även för Gazprom att bekämpa oljelobbyen!
Vätebilar
Vätgasdrivna bilar är indelade i flera grupper:
- Fordon drivna med rent väte eller luft / bränsleblandningar. Det speciella med sådana motorer är rent avgas och en ökning av effektiviteten upp till 90%.
- Hybridbilar. De har en ekonomisk motor som kan köras på rent väte eller en bensinblandning. Sådana fordon uppfyller Euro-4-standarden.
- Bilar med en inbyggd elmotor som driver vätecellen ombord på fordonet.
Huvuddragen hos vätgasfordon är hur bränsle matas in i förbränningskammaren och antänds.
Följande modeller av vätgasfordon tillverkas redan i serie:
- Ford Focus FCV;
- Mazda RX-8 väte;
- Mercedes-Benz A-klass;
- Honda FCX;
- Toyota Mirai;
- MAN Lion City Bus och Ford E-450 bussar;
- hybrid tvåbränslefordon BMW Hydrogen 7.
Seriell vätebil Toyota * Mirai *.
Denna bil kan accelerera till 179 km / h, och bilen accelererar till 100 km / h på 9,6 sekunder, och viktigast av allt är att den kan köra 482 km utan ytterligare tankning.
BMW-koncernen presenterade sin version av vätgasbilen. Den nya modellen har testats av kända kulturpersoner, affärsmän, politiker och andra populära personligheter. Tester har visat att byte till nytt bränsle inte påverkar fordonets komfort, säkerhet och dynamik. Vid behov kan bränsletypen bytas från en till en annan. Väte7 hastighet - upp till 229 km / h.
Honda Clarity är en bil från Honda-oroet som förvånar med sin reserv. Den är 589 km lång, vilket inget annat fordon med låg utsläpp kan skryta med. Tankning tar tre till fem minuter.
Home Energy Station III är en kompakt enhet som innehåller bränsleceller, en vätgaslagringscylinder och en naturgasreformator som utvinner H2 från ett gasrör.
Metan från hushållsnätverket omvandlas av denna enhet till väte. Och han - i el till huset. Kraften hos bränslecellerna i Home Energy Station är 5 kilowatt. Dessutom fungerar de inbyggda gascylindrarna som ett slags energilagring. Anläggningen använder detta väte vid högsta belastning på hemmätsnätet. Genererar 5 kW el och upp till 2 m3 väte per timme.
Nackdelarna med vätgasfordon inkluderar:
- kraftverkets kraftighet vid användning av bränsleceller, vilket minskar fordonets manövrerbarhet;
- medan de höga kostnaderna för väteelementen själva beror på deras bestående palladium eller platina;
- konstruera brist och osäkerhet i materialet för tillverkning av bränsletankar som inte tillåter vätgaslagring under lång tid;
- brist på vätgaspåfyllning, vars infrastruktur är mycket dåligt utvecklad över hela världen.
Med serieproduktion kommer de flesta av dessa konstruktions- och tekniska brister att övervinnas, och med utvecklingen av väteproduktionen som ett mineral och ett nätverk av tankstationer kommer kostnaderna att minska avsevärt.
2016 dök det första vätgasdrivna tåget, som är hjärnskölden till det tyska företaget Alstom. Den nya Coranda iLint är planerad att starta på vägen från Buxtehude till Cuxhaven, Niedersachsen.
I framtiden planeras det att ersätta 4000 dieseltåg i Tyskland med sådana tåg, som rör sig på delar av vägar utan elektrifiering.
Den ursprungliga vätecykeln släpptes i Frankrike. (Franska Pragma). Du fyller bara 45 gram väte och går! Bränsleförbrukningen är cirka 1 gram per 3 kilometer.
Väte i astronautik
Som ett bränsle i ett par med flytande syre (LC) föreslogs flytande väte (LH) 1903 av K. E. Tsiolkovsky. Det är brännbart med den högsta specifika impulsen (för alla oxiderande medel), vilket gör att en mycket större massa nyttolast kan släppas ut i rymden med en lika rak rakmassa. Objektiva svårigheter stod emellertid i vägen för att använda vätebränsle.
Den första är komplexiteten i dess flytning (produktion av 1 kg LH kostar 20-100 gånger mer än 1 kg fotogen).
Den andra - otillfredsställande fysiska parametrar - extremt låg kokpunkt (-243 ° C) och mycket låg densitet (LH är 14 gånger lättare än vatten), vilket negativt påverkar lagringskapaciteten för denna komponent.
1959 utfärdade NASA en viktig order för utformningen av Centaurus-syre-väte-enheten. Det användes som de övre etapperna i sådana lanseringsfordon som Atlas, Titan och Saturns tunga raket.
På grund av den extremt låga tätheten av väte använde de första (största) stadierna av startbilarna andra (mindre effektiva, men tätare) typer av bränsle, som fotogen, vilket gjorde det möjligt att minska storleken till acceptabla. Ett exempel på en sådan "taktik" är Saturn-5-raketten, i vilken det första steget syre / fotogenkomponenter användes, och i det andra och tredje steget - syre-vätemotorer J-2, med en drivkraft på 92104 ton vardera.
Som ett exempel kommer jag att citera videon från lanseringen av Apollo 11:
På den 4: e minuten av inspelningen separeras det första steget och illusionen skapas att motorerna i andra steget inte fungerar, vilket gav upphov till många rykten om den orealistiska flygningen till månen. I själva verket är förbränningen av väte i den övre atmosfären "färglös", lågan blir märkbar när ett föremål eller bitar av färg träffar den.
I "Space Shuttle" -systemet fungerade det andra steget också med ett syre / vätepar.
Under en snabb utveckling av astronautik i vårt land användes också raketmotorer med flytande drivmedel med vätebränsle.
Metalliskt väte
Den 5 oktober 2016 erhölls metalliskt väte vid Harvard University fysiklaboratorium. Detta krävde ett tryck på 495 gigapascals. Om problemet med stabilitet och kylning av förbränningskammaren (6000 K) löses, blir metalliskt väte det mest lovande raketbränslet.
Forskare tror att metalliskt väte kommer att ge en puls på 1000-1700 sekunder i motorer. (I moderna raketmotorer har en impuls på 460 sekunder uppnåtts hittills). Dessutom kommer små tankar att behövas för att lagra metalliskt väte, vilket gör det möjligt att skapa enstegsraket för att lansera en nyttolast i rymden, detta kommer att öppna en ny era av rymdutforskning!
Få diamanter
Väte har hittat en annan anmärkningsvärd tillämpning i produktion av diamanter. Utvecklingen av en väte-metanvätska med minskande tryck uttrycks i självoxidationen (djup förbränning) av väte och metan i C-H-O-systemet med bildning av diamanter, vatten och CO. En levande bekräftelse av denna process är den väletablerade produktionen av diamanter av juvelkvalitet som väger upp till 4 karat och filmbeläggningar från C-H-O-vätskesystemet (halvledare representerar mikroelektronikens framtid). Se artikeln Diamond Carbonado, framtidens mest värdefulla halvledare.
Termisk reaktor Rossi
Den italienska uppfinnaren Andrea Rossi genomförde med stöd av vetenskaplig konsultfysiker Sergio Fokardi ett experiment:
Hur många gram nickel (Ni) sattes till ett tätat rör, 10% litiumaluminiumhydrid, katalysator tillsattes och kapseln fylldes med väte (H2). Efter upphettning till en temperatur av cirka 1100-1300 ° C förblev röret paradoxalt nog varmt i en hel månad, och den frisatta värmeenergin var flera gånger högre än den som spenderades på uppvärmning!
Vid ett seminarium vid Peoples 'Friendship University of Ryssland (RUDN) i december 2014 rapporterades det om den framgångsrika upprepningen av denna process i Ryssland:
I analogi tillverkas ett rör med bränsle:
Slutsatser från experimentet: frisläppandet av energi är 2,58 gånger mer än den förbrukade elektriska energin.
I Sovjetunionen utfördes arbetet med CNS sedan 1960 i vissa designbyråer och forskningsinstitut med statlig order, men med "omstruktureringsstöd" stoppades finansieringen. Hittills genomförs experiment med framgång av oberoende forskare - entusiaster. Finansiering utförs på personlig bekostnad av ryska medborgares kollektiva. En av grupperna av entusiaster, under ledning av NV Samsonenko, arbetar i byggnaden av "Engineering Corps" vid RUDN University.
De utförde en serie kalibreringstester med elektriska värmare och en reaktor utan bränsle. I detta fall är, som förväntat, den frisläppta värmekraften lika med den medföljande elektriska kraften.
Huvudproblemet är sintringen av pulvret och lokal överhettning av reaktorn, varför värmespolen brinner ut och till och med reaktorn själv kan brinna igenom och igenom.
Men A. G. Parkhomov lyckades skapa en långsiktig reaktor. Värmareeffekt 300 W, effektivitet = 300%.
Fusionsreaktionen 28Ni + 1H (jon) = 29Cu + Q värmer jorden från insidan
Jordens inre kärna innehåller nickel och väte, vid en temperatur på 5000K och ett tryck på 1,36 Mbar, därför finns det alla förhållanden för fusionsreaktionen i jordens inre, reproducerat experimentellt i Rossi-reaktorn! Som ett resultat av denna reaktion erhålls koppar, vars föreningar finns i de "svarta rökare" -zonerna i jordens expansion (mellersta havet-åsar) i en ström rik på väte.
Mörkt väte
Under 2016 kunde forskare från USA och Storbritannien, som skapade ett tryck på 1,5 miljoner atmosfärer och en temperatur på flera tusen grader under omedelbar kompression, få det tredje mellanliggande vätetillståndet, där det samtidigt har egenskaperna hos både gas och metall. Det kallas "mörkt väte" eftersom det i detta tillstånd inte överför synligt ljus, till skillnad från infraröd strålning. "Mörkt väte", till skillnad från metalliskt, passar perfekt i modellen för strukturen på jätteplaneter. Han förklarar varför deras övre atmosfär är betydligt varmare än den borde vara, och överför energi från kärnan, och eftersom den har betydande elektrisk ledningsförmåga, spelar den samma roll som den yttre kärnan på jorden och bildar planetens magnetfält!
Generering av väte från djupet av Svarta havet
Gud gav Krimlandet inte bara den vackraste och varierande naturen, utan också med tillräckliga reserver av olika mineraler, inklusive kolväten. Men vår halvö "bokar" bokstavligen i världens största vattenlagring av naturgas, som är Svarta havet.
De djupa skikten - under 150 m, består av väteinnehållande föreningar, vars huvudsakliga del är vätesulfid. Enligt grova uppskattningar kan det totala halten vätesulfid i Svarta havet uppgå till 4,6 miljarder ton, vilket i sin tur tjänar som en potentiell källa till 270 miljoner ton väte!
Flera metoder för nedbrytning av vätesulfid för att producera väte och svavel (H2S H2 + S - Q) har patenterats, inklusive kontakt med vätesulfidinnehållande gas genom ett skikt av fast material som kan sönderdelas med frigörandet av väte och bildning av svavelhaltiga föreningar på ytan av materialet, vid ett tryck av 15 atmosfärer och en temperatur på 400oС.
Det mest lovande är utvecklingen av speciella hydrofoba membranfilter som separerar väte från andra gaser på djupet. När allt kommer omkring sipprar de minsta molekylerna lätt genom metaller och till och med i granitmassor lever kolonier av bakterier som lever på väte!
Låt oss drömma … Låt oss föreställa oss att om tio år på en av kapporna på den södra kusten av Krim, där havsbotten faller kraftigt till djup på mer än 200 meter, kommer en liten station att byggas. Rörhylsor sträcker sig till havet från havet, i ändarna kommer det att finnas vätesulfidseparatorer. Efter rening kommer väte att levereras till nätverket för motortransportpåverkningsstationer och till kraftvärmeverkets kraftvärme. En gård kommer att vara belägen nära anläggningen, där anaeroba mikroorganismer kommer att odlas i en väteatmosfär, vars mitos sker i storleksordning snabbare än deras vanliga motsvarigheter. Deras biomassa kommer att användas för att producera boskap och gödselmedel.
Världen går obevekligt in i väteåldern
Sergei Glazyev, akademiker vid den ryska vetenskapsakademin, rådgivare för Ryska federationens president betonade:”Var och en av Kondratyevs ekonomiska cykler kännetecknas av sin egen energibärare: först ved (organiskt kol), kol (kol), sedan olja och eldningsolja (tunga kolväten), sedan bensin och fotogen (medelstora kolväten), nu gas (lätta kolväten) och rent väte bör bli den viktigaste energibäraren i nästa ekonomiska cykel!"
Användningen av väte är stora, mångfacetterade, energiskt fördelaktiga, miljövänliga och mycket lovande. Våra barn kommer redan att driva produktionsbilar som drivs med väte, använda diamantmikroprocessorer tillverkade med väteteknologi, metalliskt väte kommer att revolutionera astronautiken och utvecklingen av Rossis reaktorer - inom kraftteknik!
Erkännandet av teorin för den ursprungligen hydridjord (V. N. Larin) kommer att leda till upptäckten av fossila avlagringar av H2, vilket kraftigt kommer att minska kostnaderna för att få den. Och trots motståndet från oljelobbyisterna som "kväver" jorden med skadliga utsläpp, går vi oundvikligen in i väteåren!
Författare: Igor Dabakhov