Водородная энергетика как кандидатура нефтегазовой
ВОДОРОДНАЯ ЭНЕРГЕТИКА КАК Кандидатура НЕФТЕГАЗОВОЙ
Современная энергетика – это нефть.
Есть нефть – есть свет и тепло. Нет нефти – нет света и тепла.
Можно, естественно, признать, что кое-где по мелочи можно и ветряк использовать, и солнцем воду разогреть в бассейне. Но если речь идёт о серьёзных энергопотребителях, таких как мегаполисы с производственными предприятиями, то конкурентнсть нефти может составить, разве что, атом. Если даже население земли и преодолеет ужас перед новыми чернобылями и фукусимами, то тогда и тяжело пока отыскать кандидатуру нефтепродуктам для авто, а тем паче самолётного горючего. Приблизительно так задумывается современный образованный человек, в особенности если он считает себя прохладным прагматиком, признающим абсолютный императив рынка, основой которого является современная энергетика.
Но вот что умопомрачительно: в первый раз о водороде как о возможном горючем и носителе энергии оговорился Жюль Верн ещё в 1857 году в романе «Таинственный остров».
«Какое горючее поменяет уголь?
– Вода, – ответил инженер.
– Вода? – переспросил Пенкрофт…
– Да, но вода, разложенная на составные части, – объяснил Сайрес Смит. – Вне сомнения, это будет делаться с помощью электричества… Наступит денек, и вода поменяет горючее. Водород и кислород, из которых она состоит, окажутся таким массивным неистощимым источником тепла и света, что углю до их далековато!»
Эти поистине пророческие выражения писателя фантаста тех времён тяжело переоценить, вероятней всего, Жюль Верн знал к тому времени уже открытый закон Гесса, в другое просто тяжело поверить. Феномен заключается в том, что сейчас грамотных людей на планетке еще больше и, тем паче, узеньких профессионалов в области физической химии, но никто даже и не помышляет о способности получения массивного неистощимого источника тепла и света из воды, как об этом произнес герой романа. Дело в том, что патентованный в Рф ГИДРОДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ГДВС) – это и есть то, о чём произнес фантаст в отдалёком 1857 году.
Чтоб остаться в рамках жанра, нужно в пользующейся популярностью форме разобрать, сначала, термодинамический процесс в камере сгорания мотора. Сейчас, реально, в промышленных масштабах, водород делается из воды оковём электролиза. Издержки на создание 1-го кубического метра водорода составляют очень 5 кВт электроэнергии. Приобретенный водород и кислород стехиометрического состава будут подаваться конкретно в камеру сгорания ГДВС под давлением в 4 атмосферы, такое давление выдают промышленные электролизёры. Как понятно, смесь водорода с кислородом от 5 и до 95% пылает с взрывом, но ГДВС имеет три вероятных варианта исключить детонацию. Приведу самый обычный пример. Если смешать газ пропан с воздухом и подать искру, то произойдёт взрыв, это знают все. Но также все знают, что тот же газ расслабленно пылает в газовой плите, и я думаю, всем понятно почему? Так как он смешивается с воздухом уже исключительно в процессе горения, а в чистом виде пропан, как и водород, не пылает. Ровно то же самое можно организовать и в камере сгорания ГДВС, а далее произойдёт то, что происходит в камере сгорания поршневого мотора (изохорный процесс горения), ниже мы разберём тщательно, что такое изохорный и изобарный процессы.
Из описания изобретения понятно, что ГДВС не имеет выхлопа (замкнутый термодинамический цикл), а это значит, что если есть камера сгорания, то она должна быть кое-чем заполнена, она не может оставаться пустой до подачи горючего. На 1-ый взор это смотрится, как удачное совпадение полезного с принужденным. Но это лишь на 1-ый взор. Сама природа горения, по закону действующих масс, предугадывает рациональность неэквивалентного состава горючей консистенции (в природе не бывает стехиометрических соотношений горючей консистенции), а это значит, что если камеру сгорания заполнить одним из компонент реакции, то это и будет то, о чём сказано в романе: «источник неистощимой энергии».
Хоть какой собеседник непременно произнесет: «Ещё раз с этого места и подробней». Согласен. Итак, припоминаю: движок не имеет выхлопа, означает то, чем заполнена камера сгорания, не будет выброшено из мотора по окончании цикла. В камеру сгорания подаётся строго эквивалентная пропорция водорода и кислорода. Эквивалентный состав (стехиометрический состав) – это означает, что по окончании хим реакции мы получим только воду в виде пара без какого-нибудь остатка. Но тот газ, который повсевременно будет находиться в камере сгорания, в этом случае мы рассматриваем незапятнанный кислород, тоже непременно вступит в реакцию, но по окончании процесса остается в камере сгорания в чистом виде. Это именуется смещением хим равновесия по закону действующих масс, либо сдвигом константы. Что это даёт? Допустим, если в камеру сгорания мы подали один литр объёма горючей консистенции стехиометрического состава, а в камере сгорания уже находится два литра незапятнанного кислорода, то в сумме получится три литра горючей консистенции. А по закону действующих масс три литра неэквивалентного состава горючей консистенции и три литра стехиометрического состава имеют однообразное числовое значение константы равновесия. В итоге мы получим суммарную энергию такую же, как из 3-х л. горючей консистенции стехиометрического состава. Сейчас не тяжело подсчитать, что если, например, в горючей консистенции водорода будет меньше в 10 раз по отношению к кислороду, то из 1-го кубометра водорода, на выработку которого было затрачено 5 кВт электроэнергии, на ГДВС мы получим приблизительно 20 кВт электроэнергии с учётом энтропии и общего КПД мотора. ГДВС – это то, о чём гласил герой романа «Таинственный остров».
Сейчас, сначала 20 первого века, всё мировое общество всерьёз озабочено энергоэкологической ситуацией на нашей планетке. В ряде всевозможных случаев эта озабоченность перерастает в панику, приемущественно, такое проявляется в олигархической среде старенького света. Довольно привести пример выражения лорда Уильяма Рис-Мог, бывшего головного редактора английской газеты «Таймс», относительно грядущего мира. По его словам, мир станет совсем новым, другим миром, в каком 95 процентов людей не получат вообщем никакого образования, а всё достояние будет создаваться менее чем пятью процентами населения, сидячим на островах и распределяющим информацию «золотым миллиардом». Вот то, к чему привела та неверная «прописная истина»: «Есть нефть – есть свет и тепло. Нет нефти – нет света и тепла».
Не наилучшим образом обстоят дела и в мировом научном обществе. Если олигархов можно как-то осознать, то с учёных будет особенный спрос будущих поколений землян за такие глуповатые проекты, как управляемый ядерный синтез, который будет давать тепло для такого же парового котла, либо проект по доставке на землю «чудо-топлива» из недр Луны, либо проект переселения землян на другие планетки. И это притом, что на земле налицо неистощимые припасы воды как сырья для получения водорода для водородной энергетики.
Феномен заключается в том, что глобальная наука не имеет системного подхода к научным законам и открытиям, ошибка мировой науки заключается в том, что хоть какой открытый и прописанный научный закон просит понимания внутренней, прикладной сути прописанных законов. Приведу только один пример. Основной закон термохимии установлен Г.И. Гессом в 1840 году, и одна из главных формулировок закона говорит: «для 2-ух фактически принципиальных процессов – изохорного и изобарного – теплота процесса (термический эффект хим реакции) приобретает характеристики функции состояния». (Выделено мной – Авт.) Это следствие первого начала термодинамики составляет теоретическую базу термохимии. Вы осознаете, о чём гласит этот закон?!! Термический эффект хим реакции есть функция состояния процесса. Но ведь реакция взаимодействия водорода с кислородом обратимая, т. е., сразу идут и ровная и оборотная реакции, а процесс прекращается только тогда, когда скорости прямой и оборотной реакции уравняются. Тогда появляется 2-ой вопрос. Что произойдет, если хим равновесие не наступает? На этот вопрос даёт полный ответ закон действующих масс.
А сейчас подробней о законах.
Хим реакция как процесс заключается в разрыве одних и образовании других связей, потому она сопровождается выделением либо поглощением энергии, и если эта реакция обратимая, то очень принципиально, что все-таки из этого следует? А из этого следует другой важный закон хим термодинамики, закон действующих масс: «скорость хим реакции прямо пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ». Закон действующих масс, установленный норвежскими учёными К. Гульдбергом и П. Вааге в 1864–67 гг., в хим кинетике позволяет составлять кинетические уравнения, а в хим термодинамике – определять положение хим равновесия. Этот важный закон хим термодинамики тяжело осознать неспециалисту. Его современная формулировка складывалась равномерно, и потому он вошёл в науку сравнимо поздно. Близкие к закону деяния масс идеи содержались уже в работах К.Л. Бертолле сначала 19 века, но для конечной формулировки этого закона пригодилось ещё полста лет напряжённых обсуждений.
Для осознания этого закона совсем нужно уточнить, что такое скорость хим реакции. Скорость хим реакции характеризуется конфигурацией концентрации реагирующих веществ (либо товаров реакции) за единицу времени. На скорость хим реакции действуют три главных наружных фактора: температура, давление и концентрация реагирующих веществ, которые и определяют итог процесса (термический эффект). Все эти сложные термохимические процессы протекают по закону действующих масс. Приведу самый приятный пример: для газообразной системы 2H2 + O2 = 2H2O имеем в левой части уравнения 3 молекулы, в правой – 2 молекулы. В случае если в термохимической системе весь водяной пар разложился на водород и кислород, то система занимала бы 3 объёма, а если б распада совершенно не было, то 2 объёма. Таким макаром, при повышении давления равновесие будет сдвигаться в сторону образования водяного пара, т.е., его относительная концентрация растет (выделяется огромное количество тепла). Но по закону деяния масс соответственно ускоряется идущее с повышением объёма разложение водяного пара на элементы, и так до того времени, пока создаваемое самой системой давление станет равно производимому на неё снаружи.
Дальше, основная формулировка закона Гесса: термический эффект реакции, протекающей при неизменном давлении либо неизменном объёме, не находится в зависимости от пути реакции, а определяется только состоянием начальных веществ и товаров реакции.
Термический эффект изохорной реакции равен приращению внутренней энергии системы: Qv = ?U.
Термический эффект изобарной реакции равен приращению энтальпии системы: Qv = ?H.
Изохорный процесс – горение при неизменном объёме V = const.
Изобарный процесс – горение при неизменном давлении p = const.
Осмысление этих законов позволяет осознать, что обратимая хим реакция взаимодействия незапятнанного водорода и кислорода есть природный источник неистощимой энергии. При условии обуздания смещения хим равновесия по закону действующих масс, мы получим искусственный источник неистощимой энергии.
На практике процесс горения непременно происходит со смещением хим равновесия по закону действующих масс: пылают ли в топке дрова либо каменный уголь, пылает ли горючее в реактивном движке, стреляет ли огнестрельное орудие – во всех этих случаях равновесие сдвигается на право. Если рассматривать горение дров в топке печи, то повышение температуры горения происходит за счёт интенсивности тяги воздуха через поддувало, а увеличение температуры, в свою очередь, наращивает скорость хим реакции – это изобарный процесс. Так на практике можно созидать эти законы в действии. Что касается реактивного мотора, то здесь на лицо изохорный процесс, который даёт существенно больше энергии, и обосновано это огромным смещением хим равновесия от длительности изохорного процесса.
Говоря о смещении хим равновесия, нужно раздельно уделить внимание движку внутреннего сгорания (ДВС). Двадцатый век был веком ДВС. 1-ый ДВС был сконструирован Э. Ленуаром в 1860 году, и с того времени этот движок стопроцентно овладел разумами сильной половины населения земли, оттеснив на 2-ое место даже орудие. Такая популярность автомобиля полностью оправданна: сначала, это большая мощность и сочетание высочайшей скорости с комфортом. Что может быть приятней того, как от лёгкого нажатия на педаль газа ты органически чувствуещь мощь огромного количества лошадиных сил, подчиненных твоей воле?
Но не достаточно кто знает, откуда реально берётся эта мощность, разве что, только конструкторы этих движков. В ДВС употребляется хим энергия горючего, сгорающего конкретно в рабочей полости со значимым смещением хим равновесия, часть этой энергии преобразуется в механическую энергию. Довольно сопоставить температуру горения бензина на открытом воздухе, что составляет приблизительно 1300 оС (изобарный процесс), и температуру пламени в камере сгорания мотора, которая составляет 2500 оС. Это итог смещения хим равновесия (изохорный процесс) в камере сгорания мотора. Но все эти калоритные практические подтверждения работающих законов термохимии и термодинамики не побудили учёных в этой области к созданию водородного мотора, типа предложенного изобретения ГИДРОДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Почему? Вероятнее всего, вопрос этот риторический.
В 2003 году страны – участницы «Большой восьмёрки» (G8) поставили вопрос о необходимости налаживания интернационального сотрудничества для исследования заморочек водородной энергетики. Переход к реальной водородной энергетической системе в более продвинутых странах мира начался сначала 20 первого века. Так, Япония выделила четыре млрд баксов на приобретение всех водородных энергетических технологий до 2020 года. В Европе на исследования и разработки в области водородной энергетики планируется издержать 5 млрд баксов.
Правительство США выделило 1,7 млрд баксов на коммерциализацию тс на водородных топливных элементах, также 1,2 млрд баксов на создание водорода из угля без эмиссии СО2.
К огорчению, практически все научные разработки по водородной энергетике связаны с разработкой водородных топливных частей. Но это приблизительно то же самое, что и солнечные батареи, потому они не могут составить конкурентнсть даже поршневому движку. Привожу пример официальной оценки русских учёных, озвученной в научном кафе по дилеммам водородной энергетики 15 мая 2007 г. в Санкт-Петербурге в рамках проводимого фондом Дмитрия Зимина «Династия» фестиваля «Дни науки».
«Через 18 месяцев, — гласит С.А. Гуревич, — мы планируем сделать небольшой источник энергии мощностью 2 Вт (это столько, сколько потребляет мобильный телефон). Он будет размером с аккумулятор мобильного телефона. И возлагаем надежды, что энергетическая емкость у него будет больше, чем у современных аккумуляторов».
«Каждой энергетике – свое время, – подытожил В.Л.Туманов. – Водородная энергетика придет на замену углеводородной кое-где через 40-50 лет. Тогда она сумеет решить трудности удаленных регионов, куда не дотягиваются полосы электропередач.
«Водородная программа», ее стратегия и стратегия, расписана до 2015 года. На 2007-2008 г. запланирован бюджет в размере 80 млн. баксов, до 2015 года будет потрачено еще 500 млн. баксов, на последующем шаге — на период 2009-2012 г.г., а в предстоящем на перспективу до 2020 г.– уже несколько млрд баксов. Всё обусловится рыночной ситуацией и корректностью построения бизнес-стратегии НИК НЭП. А что касается уникальных технологий, то в базе НИК НЭП их сейчас 130.
Предлагаю один из примеров оценки учёными проекта ГДВС:
Комната: 14(М), вн. телефон: 5784.
Телефон: 3330554.
Сибирское отделение РАН — Институт неорганической химии.
Во время первого контакта он пообещал перенаправить вопрос другим профессионалам, если сам не сумеет разобраться.
Заключение его последующее:
«Это изобретение носит базовый теоретический нрав. Если и есть предмет изобретения, то до практической реализации, хотя бы, эскизного проекта для мотора принципной новейшей конструкции необходимы десятилетия.»
Узкопрофильные специалисты в данной области в институте, где Игуменов работает, отрешаются даже рассматривать, так как считают, что он неэффективно растрачивает на него время.
Слов нет, такое можно было сказать относительно поршневого мотора ещё в конце 19 века, но сейчас!!! Как говорится, «у ужаса глаза велики». Проект ГДВС так прост, что никто в это поверить не может. В этом проекте нет ничего нового, только сама конструкция, а всё остальное науке понятно.
В то же время, проект ТОКАМАК (управляемый ядерный синтез) никого не стращает и не возмущает. Приведу только два фактора, над которыми можно было бы задуматься учёным: а) неописуемая сложность проекта, б) цена проекта. Меж тем, правда говорит: «всё превосходное просто».
Почему ГДВС можно считать безупречным движком:
· наибольший КПД 80-85%;
· искусственный источник неистощимой энергии;
· экологически совсем незапятнанный;
· технологичен.
Главные практические достоинства от перехода мировой энергетики к реальной водородной энергетике с внедрением ГДВС:
· возобновляемый источник энергии;
· малая себестоимость электроэнергии;
· отпадет необходимость глобальных энергосетей и теплосетей;
· воздушный, жд, аква и подводный транспорт перейдёт на автономную электротягу с неограниченным припасом хода.
Легковой и грузовой автотранспорт должен стопроцентно перейти на электротягу ???(варианты).
Проекту ГДВС нет кандидатуры!