Hydrogen-oksygenblandingen, som den mest energisk kapasitive, ble foreslått brukt i motorer av K. E. Tsiolkovsky tilbake i 1903. Hydrogen brukes allerede som drivstoff: for biler (fra halvannet til Toyota Mirai), jetfly (fra Heinkel til Tu-155), torpedoer (fra GT 1200A til Shkval), raketter (fra Saturn til Burana ). Nye aspekter åpnes ved produksjon av metallisk hydrogen og praktisk anvendelse av Rossi-reaktoren. I nærmeste fremtid utvikler teknologier for å få tak i billig hydrogen fra Svartehavets hydrogensulfid og direkte fra kildene til jordens avgassing. Til tross for motstanden fra oljelobbyen, er vi ubønnhørlig inn i hydrogentiden!
Endre forbruket - sammen forandrer vi verden!
Fordeler og ulemper med hydrogenbrensel
Hydrogen drivstoff har en rekke funksjoner:
- Varmeoverføringen av hydrogen er 250% høyere enn for en drivstoff-luftblanding.
- Etter forbrenning av hydrogenblandingen genereres bare damp ved utløpet.
- Tenningsreaksjonen er raskere enn med andre drivstoff.
- Takket være detonasjonsstabilitet er det mulig å heve kompresjonsforholdet.
- Lagring av slikt drivstoff skjer i flytende eller komprimert form. I tilfelle et tankinnbrudd fordamper hydrogen.
- Det lavere nivået av andelen gass som skal reagere med oksygen, er 4%. Takket være denne funksjonen er det mulig å justere motorens driftsmodi ved å dosere konsistensen.
- Effektiviteten til en hydrogenmotor når 90 prosent. Til sammenligning har en dieselmotor en virkningsgrad på 50%, og en konvensjonell forbrenningsmotor - 35%.
- Hydrogen er en flyktig gass, så det kommer inn i de minste hullene og hulrommene. Av denne grunn er det få metaller som tåler dens ødeleggende effekter.
- Det er mindre støy når motoren går.
Den første hydrogenmotoren begynte å arbeide i Sovjetunionen i 1941
Du vil bli overrasket, men den første motoren til en vanlig "lastebil" begynte å jobbe med hydrogen i den beleirede Leningrad i september 1941! Den unge juniortekniker-løytnanten Boris Shchelishch, som hadde ansvaret for å løfte sperrehallen, ble beordret til å sette opp vinsjene i fravær av bensin og strøm. Siden ballongene var fylt med hydrogen, fikk han ideen om å bruke den som drivstoff.
Salgsfremmende video:
Under farlige eksperimenter brant det ut to ballonger, en bensintank eksploderte, og Boris Isaakovich selv fikk et skallsjokk. Etter dette, for sikker drift av den "eksplosive" blandingen med luft-hydrogen, oppfant han en spesiell vanntetning, som utelukket tenning i tilfelle en blits i motorens inntaksrør. Da alt endelig ordnet seg, ankom militærlederne, sørget for at systemet fungerer som de skal, og beordret å overføre alle aerostatiske vinsjer til en ny type drivstoff om 10 dager. Med tanke på de begrensede ressursene og tiden, brukte Shchelishch på en smart måte avviklede brannslukningsapparater for å lage en vanntetning. Og problemet med å løfte sperrehaler ble vellykket løst!
Boris Isaakovich ble tildelt Ordenen om den "røde stjerne" og ble sendt til Moskva, hans erfaring ble brukt i luftvernets enheter i hovedstaden - 300 motorer ble overført til "skittent hydrogen", oppfinnerens attest nr. 64209 for oppfinnelse ble utstedt. Dermed ble Sovjetunionen prioritert i utviklingen av fremtidens energisektor. I 1942 ble en uvanlig bil vist på en utstilling med utstyr tilpasset blokadenes forhold. Samtidig jobbet motoren hans 200 timer uten å stoppe i et lukket rom. Avgassene - vanlig damp - forurenset ikke luften.
I 1979, under vitenskapelig tilsyn av E. V. Shatrov. det kreative teamet til NAMI-arbeidere, bestående av V. M. Kuznetsov Ramenskiy A. Yu., Kozlova Yu. A. en prototype av RAF-minibussen, som kjørte på hydrogen og bensin, ble utviklet og testet.
Tester RAF 22031 (1979).
Hydrogenperoksid undervannsbiler
I 1938-1942, på Kiel-verftene, under ledelse av ingeniør Walter, ble det bygget en eksperimentell U-80-båt som arbeidet med hydrogenperoksid. På tester viste skipet en full undervannsfart på 28,1 knop. Dampen med vann og oksygen oppnådd som et resultat av nedbrytningen av peroksyd ble brukt som arbeidsfluid i turbinen, hvoretter de ble fjernet over bord.
Figuren viser konvensjonelt anordningen til en ubåt med en hydrogenperoksydmotor.
Totalt klarte tyskerne å bygge 11 båter fra Perm State Technical University.
Etter nederlaget til Hitlers Tyskland i England, USA, Sverige og Sovjetunionen, ble det arbeidet for å bringe Walts plan til praktisk gjennomføring. En sovjetisk ubåt (prosjekt 617) med en Walter-motor ble bygget på designbyrået Antipin.
Den berømte VA-111 UNDERWATER TORPEDA ROCKET "SHKVAL".yes.
I mellomtiden har fremskrittene innen atomkraft gjort det mulig å løse problemet med kraftige ubåtmotorer bedre. Og disse ideene ble vellykket brukt i torpedomotorer. Walter HWK 573. (undervannsmotor til verdens første guidede luft-til-overflate-missil GT-1200A som rammet et skip under vannlinjen). Den glidende torpedoen (UAB) GT 1200A hadde en undervannshastighet på 230 km / t, og var prototypen til den høye hastighetstorpedoen USSR "Shkval". DBT-torpedoen gikk i drift i desember 1957, drev med hydrogenperoksid og utviklet en hastighet på 45 knop med et cruiseområde på opptil 18 km.
Gassgeneratoren skaper en luftboble rundt gjenstandens kropp (dampgassboble) gjennom kavitasjonshodet, og på grunn av fallet i hydrodynamisk motstand (vannmotstand) og bruk av jetmotorer oppnås den nødvendige bevegelseshastigheten under vann (100 m / s), som er flere ganger høyere enn hastigheten til den raskeste konvensjonelle torpedoen. For arbeid brukes et hydroreaktivt drivstoff (alkalimetaller, når de interagerer med vann, frigjør hydrogen).
Tu-155 på hydrogen har satt 14 verdensrekorder
Under andre verdenskrig opprettet selskapet "Heinkel" en hel linje med jetfly under Walter Walter HWK-109-509-motoren med en kraft på 2000 kgf. Arbeidet med hydrogenperoksid.
Russland hadde ganske suksess, men ble dessverre ikke en serieopplevelse av å lage "økologiske" fly allerede på slutten av 80-tallet av forrige århundre. Verden ble presentert for Tu-155 (eksperimentell modell Tu-154), som kjører på flytende hydrogen og deretter på flytende naturgass. 15. april 1988 ble flyet først ført til himmelen. Han satte 14 verdensrekorder og fullførte rundt hundre flyreiser. Imidlertid gikk prosjektet “på sokkelen”.
På slutten av 1990-tallet, etter ordre fra Gazprom, ble Tu-156 bygget med motorer med flytende gass og tradisjonell luftfartens parafin. Dette flyet led samme skjebne som Tu-155. Kan du forestille deg hvor vanskelig det er til og med for Gazprom å kjempe mot oljelobbyen!
Hydrogenbiler
Hydrogendrevne biler er delt inn i flere grupper:
- Kjøretøy drevet av rent blanding av hydrogen eller luft / drivstoff. Det særegne ved slike motorer er ren eksos og en økning i virkningsgrad opp til 90%.
- Hybridbiler. De har en økonomisk motor som kan kjøre på rent hydrogen eller en bensinblanding. Slike kjøretøy oppfyller Euro-4-standarden.
- Biler med en innebygd elektrisk motor som driver hydrogecellen ombord på kjøretøyet.
Hovedtrekket med hydrogenbiler er måten drivstoff mates inn i forbrenningskammeret og antennes.
Følgende modeller av hydrogenkjøretøy produseres allerede seriell:
- Ford Focus FCV;
- Mazda RX-8 hydrogen;
- Mercedes-Benz A-klasse;
- Honda FCX;
- Toyota Mirai;
- MAN Lion City Bus og Ford E-450 busser;
- hybrid to-drivstoff kjøretøy BMW Hydrogen 7.
Seriell hydrogenbil Toyota * Mirai *.
Denne bilen kan akselerere til 179 km / t, og bilen akselererer til 100 km / t på 9,6 sekunder, og viktigst av alt er at den er i stand til å reise 482 km uten ekstra tanking.
BMW-konsernet presenterte sin versjon av Hydrogen-bilen. Den nye modellen er testet av kjente kulturfigurer, forretningsmenn, politikere og andre populære personligheter. Tester har vist at å bytte til nytt drivstoff ikke påvirker komforten, sikkerheten og dynamikken i kjøretøyet. Om nødvendig kan drivstofftypene byttes fra hverandre. Hydrogen7 hastighet - opp til 229 km / t.
Honda Clarity er en bil fra Honda-bekymringen som forundrer seg over kraftreserven. Den er 589 km lang, noe ingen andre lavutslippskjøretøy kan skryte av. Drivstoff tar tre til fem minutter.
Home Energy Station III er en kompakt enhet som inkluderer brenselceller, en hydrogenlagringssylinder og en naturgassreformator som trekker ut H2 fra et gassrør.
Metan fra husholdningsnettverket konverteres av denne enheten til hydrogen. Og han - i strøm til huset. Kraften til brenselcellene i Home Energy Station er 5 kilowatt. I tillegg fungerer de innebygde gassflasker som en slags energilagring. Anlegget bruker dette hydrogenet ved toppbelastning på hjemmenettet. Genererer 5 kW strøm og opptil 2 m3 hydrogen i timen.
Ulempene med hydrogenbiler inkluderer:
- kraftens kraftighet når du bruker brenselceller, noe som reduserer kjøretøyets manøvrerbarhet;
- mens de høye kostnadene for selve hydrogenelementene på grunn av deres bestanddel palladium eller platina;
- utforme ufullkommenhet og usikkerhet i materialet for fremstilling av drivstofftanker som ikke tillater hydrogenlagring på lenge
- mangel på drivstoffpåfylling, hvis infrastruktur er veldig dårlig utviklet over hele verden.
Med serieproduksjon vil de fleste av disse designmessige og teknologiske manglene bli overvunnet, og med utviklingen av hydrogenproduksjon som et mineral, og et nettverk av fyllestasjoner, vil kostnadene redusere betydelig.
I 2016 dukket det første hydrogendrevne toget opp, som er hjernen til det tyske selskapet Alstom. Den nye Coranda iLint skal etter planen starte på ruten fra Buxtehude til Cuxhaven, Niedersachsen.
I fremtiden er det planlagt å erstatte 4000 dieseltog i Tyskland med slike tog, og bevege seg på strekninger av veier uten elektrifisering.
Den originale hydrogensykkelen ble utgitt i Frankrike. (Fransk Pragma). Du fyller bare 45 gram hydrogen og går! Drivstofforbruket er omtrent 1 gram per 3 kilometer.
Hydrogen i astronautikk
Som et drivstoff i et par med flytende oksygen (LC), ble flytende hydrogen (LH) foreslått i 1903 av K. E. Tsiolkovsky. Den er brennbar, med den høyeste spesifikke impuls (for en hvilken som helst oksydasjonsmiddel), som gjør at en mye større masse nyttelast kan føres ut i verdensrommet med en like utskytningsmasse av raketten. Imidlertid sto objektive vanskeligheter i veien for å bruke hydrogendrivstoff.
Den første er kompleksiteten i dens flytning (produksjon av 1 kg LH koster 20-100 ganger mer enn 1 kg parafin).
Den andre - utilfredsstillende fysiske parametere - ekstremt lavt kokepunkt (-243 ° C) og veldig lav tetthet (LH er 14 ganger lettere enn vann), noe som påvirker lagringskapasiteten til denne komponenten negativt.
I 1959 utstedte NASA en større ordre om utforming av Centaurus oksygen-hydrogen-enheten. Den ble brukt som de øvre trinnene i slike utskytningsbiler som Atlas, Titan og den Saturn tunge raketten.
På grunn av den ekstremt lave tettheten av hydrogen, brukte de første (største) stadiene av utskytningskjøretøyene andre (mindre effektive, men tettere) typer drivstoff, som fotogen, noe som gjorde det mulig å redusere størrelsen til akseptable. Et eksempel på en slik "taktikk" er Saturn-5-raketten, i det første trinnet hvor oksygen / parafinkomponenter ble brukt, og i det andre og tredje trinn - oksygen-hydrogen-motorer J-2, med en skyvekraft på 92104 tonn hver.
Som et eksempel vil jeg sitere videoen til lanseringen av Apollo 11:
I det 4. minutt av innspillingen skilles 1. trinn og illusjonen skapes at motorene i andre trinn ikke fungerer, dette ga opphav til mange rykter om den urealistiske flyvningen til Månen. Faktisk er forbrenningen av hydrogen i den øvre atmosfæren "fargeløs", flammen blir merkbar når et objekt eller deler av maling treffer den.
I "Space Shuttle" -systemet fungerte 2. trinn også med et oksygen / hydrogen-par.
I en tid med den raske utviklingen av astronautikk i vårt land ble også rakettmotorer med flytende drivstoff med hydrogendrivstoff mye brukt.
Metallisk hydrogen
5. oktober 2016 ble metallisk hydrogen oppnådd ved Harvard University fysikklaboratorium. Dette krevde et trykk på 495 gigapascals. Hvis problemet med stabilitet og avkjøling av forbrenningskammeret (6000 K) er løst, vil metallisk hydrogen bli det mest lovende rakettbrenselet.
Forskere tror at metallisk hydrogen vil gi en puls på 1000-1700 sekunder i motorer. (I moderne rakettmotorer er en impuls på 460 sekunder nådd så langt) I tillegg vil det være behov for små stridsvogner for å lagre metallisk hydrogen, noe som vil gjøre det mulig å lage en-trinns raketter for å lansere en nyttelast ut i verdensrommet, dette vil åpne en ny tid for romutforskning!
Få diamanter
Hydrogen har funnet en annen bemerkelsesverdig anvendelse i produksjonen av diamanter. Utviklingen av et hydrogen-metanvæske med synkende trykk kommer til uttrykk i selv-oksidasjon (dyp forbrenning) av hydrogen og metan i C-H-O-systemet med dannelse av diamanter, vann og CO. En levende bekreftelse på denne prosessen er den veletablerte produksjonen av diamanter av juvelkvalitet som veier opptil 4 karat og filmbelegg fra C-H-O-væskesystemet (halvledere representerer fremtiden til mikroelektronikk). Se artikkelen Diamond Carbonado, fremtidens mest verdifulle halvleder.
Termisk reaktor Rossi
Den italienske oppfinneren Andrea Rossi, med støtte fra vitenskapelig konsulentfysiker Sergio Fokardi, gjennomførte et eksperiment:
Hvor mange gram nikkel (Ni) ble tilsatt til et forseglet rør, 10% litiumaluminiumhydrid, katalysator ble tilsatt og kapselen ble fylt med hydrogen (H2). Etter oppvarming til en temperatur på ca. 1100-1300 ° C, forble paradoksalt røret varmt i en hel måned, og den frigjorte varmeenergien var flere ganger høyere enn den som ble brukt på oppvarming!
På et seminar ved Peoples 'Friendship University of Russia (RUDN) i desember 2014 ble det rapportert om vellykket repetisjon av denne prosessen i Russland:
I analogi er det laget et rør med drivstoff:
Konklusjoner fra eksperimentet: frigjøring av energi er 2,58 ganger mer enn den forbrukte elektriske energien.
I Sovjetunionen ble arbeidet med CNS utført siden 1960 i noen designbyråer og forskningsinstitutter etter statens ordre, men med "omstrukturering" ble finansieringen stoppet. Til dags dato gjennomføres eksperimenter med suksess av uavhengige forskere - entusiaster. Finansiering utføres på personlig bekostning av kollektive russiske statsborgere. En av gruppene entusiaster, under ledelse av NV Samsonenko, jobber i bygningen av "Engineering Corps" ved RUDN University.
De utførte en serie kalibreringstester med elektriske ovner og en reaktor uten drivstoff. I dette tilfellet, som forventet, er den frigjorte varmekraften lik den medfølgende elektriske kraften.
Hovedproblemet er sintring av pulveret og lokal overoppheting av reaktoren, som skyldes at varmespolen brenner ut og til og med reaktoren selv kan brenne gjennom og gjennom.
Men A. G. Parkhomov, klarte å lage en reaktor på lang sikt. Varmekraft 300 W, effektivitet = 300%.
Fusjonsreaksjonen 28Ni + 1H (ion) = 29Cu + Q varmer jorden fra innsiden
Jordens indre kjerne inneholder nikkel og hydrogen, ved en temperatur på 5000K og et trykk på 1,36 Mbar, derfor er det alle betingelser for fusjonsreaksjonen i det indre av jorden, eksperimentelt gjengitt i Rossi-reaktoren! Som et resultat av denne reaksjonen oppnås kobber, hvis forbindelser finnes i de "svarte røykerne" -sonene i jordens ekspansjon (midthavsrygger) i en strøm rik på hydrogen.
Mørkt hydrogen
I 2016 kunne forskere fra USA og Storbritannia, etter å ha skapt et trykk på 1,5 millioner atmosfærer og en temperatur på flere tusen grader under øyeblikkelig komprimering, oppnå den tredje mellomliggende tilstanden av hydrogen, der den samtidig har egenskapene til både gass og metall. Det kalles "mørkt hydrogen" fordi det i denne tilstanden ikke overfører synlig lys, i motsetning til infrarød stråling. "Dark hydrogen", i motsetning til metallisk, passer perfekt i modellen til strukturen til gigantiske planeter. Han forklarer hvorfor deres øvre atmosfære er betydelig varmere enn den burde være, og overfører energi fra kjernen, og fordi den har betydelig elektrisk ledningsevne, spiller den samme rolle som den ytre kjerne på jorden, og danner planetens magnetiske felt!
Generering av hydrogen fra dypet av Svartehavet
Gud ga landet Krim ikke bare med den vakreste og mest varierte naturen, men også med tilstrekkelige reserver av forskjellige mineraler, inkludert hydrokarboner. Men halvøya vår "bokstavelig talt" bader i verdens største vannlagring av naturgasser, som er Svartehavet.
De dype lagene - under 150 m, består av hydrogenholdige forbindelser, hvor hoveddelen er hydrogensulfid. I følge grove anslag kan det totale innholdet av hydrogensulfid i Svartehavet nå 4,6 milliarder tonn, som igjen fungerer som en potensiell kilde til 270 millioner tonn hydrogen!
Flere metoder for nedbrytning av hydrogensulfid for å produsere hydrogen og svovel (H2S H2 + S - Q) er blitt patentert, inkludert å bringe en hydrogensulfidholdig gass i kontakt med et lag fast materiale som er i stand til å spalte det med frigjøring av hydrogen og dannelse av svovelholdige forbindelser på overflaten av materialet, ved et trykk på 15 atmosfærer og en temperatur på 400 ° C.
Det mest lovende er utviklingen av spesielle hydrofobe membranfiltre som skiller hydrogen fra andre gasser rett på dybden. Tross alt siver de minste molekylene lett gjennom metaller og til og med i granittmasser lever kolonier av bakterier som lever av hydrogen!
La oss drømme … La oss tenke oss at om ti år på en av kappene på den sørlige kysten av Krim, der havbunnen faller kraftig til mer enn 200 meters dyp, vil det bli bygget en liten stasjon. Rørhylser vil strekke seg til den fra sjøen, i endene vil det være hydrogensulfidseparatorer. Etter rensing vil hydrogen bli levert til nettet for fyllingstasjoner for motortransport og til kraftvarme kraftvarmeanlegg. En gård vil være lokalisert i nærheten av anlegget, der anaerobe mikroorganismer vil bli dyrket i en hydrogenatmosfære, hvis mitose forekommer i en størrelsesorden raskere enn deres vanlige kolleger. Deres biomasse vil bli brukt til å produsere husdyrfôr og gjødsel.
Verden er ubønnhørlig inn i hydrogentiden
Sergei Glazyev, akademiker ved det russiske vitenskapsakademiet, rådgiver for Russlands føderasjons president, understreket: “Hver av Kondratyevs økonomiske sykluser er preget av sin egen energibærer: først ved (organisk karbon), kull (karbon), deretter olje og fyringsolje (tunge hydrokarboner), deretter bensin og parafin (medium hydrokarboner), nå gass (lette hydrokarboner), og rent hydrogen bør bli den viktigste energibæreren i den neste økonomiske syklusen!"
Bruken av hydrogen er enorme, mangefasetterte, energisk gunstige, miljøvennlige og veldig lovende. Våre barn vil allerede kjøre produksjonsbiler drevet av hydrogen, bruke diamantmikroprosessorer laget med hydrogenteknologi, metallisk hydrogen vil revolusjonere astronautikk og utviklingen av Rossis reaktorer - innen kraftteknikk!
Anerkjennelsen av teorien om den opprinnelige hydriden Jorden (V. N. Larin) vil føre til oppdagelsen av fossile forekomster av H2, noe som vil redusere kostnadene for å få den kraftig. Og til tross for motstanden fra oljelobbyister som "kveler" jorden med skadelige utslipp, går vi uunngåelig inn i hydrogendagen!
Forfatter: Igor Dabakhov
