K. E. ehdotti vedyn ja hapen seoksen, joka on kaikkein energiatehokkain, käyttöä moottorissa. Tsiolkovsky jo vuonna 1903. Vetyä käytetään jo polttoaineena: autoihin (puolitoista Toyota Miraiin), suihkukoneisiin (Heinkelistä Tu-155), torpedoihin (GT 1200A: sta Shkvaliin), raketteihin (Saturnusta - Burana ). Uusia näkökohtia avaa metallisen vedyn tuotanto ja Rossi-reaktorin käytännöllinen soveltaminen. Lähitulevaisuudessa kehitetään tekniikkaa halvan vedyn saamiseksi Mustanmeren rikkivetystä ja suoraan maapallon kaasunpoistolähteistä. Öljy-aulan vastustuksesta huolimatta olemme väistämättä siirtymässä vetykauteen!
Kulutuksen vaihtaminen - muutamme yhdessä maailmaa!
Vetypolttoaineen edut ja haitat
Vetypolttoaineella on useita ominaisuuksia:
- Vedyn lämmönsiirto on 250% korkeampi kuin polttoaine-ilma-seoksen.
- Vetyseoksen palamisen jälkeen syntyy poistoaukosta vain höyryä.
- Sytytysreaktio on nopeampaa kuin muiden polttoaineiden kanssa.
- Räjähdysvakauden ansiosta puristussuhdetta on mahdollista nostaa.
- Tällaisen polttoaineen varastointi tapahtuu nestemäisessä tai puristetussa muodossa. Säiliön rikkoutuessa vety höyrystyy.
- Hapen kanssa reagoivan kaasun osuuden alempi taso on 4%. Tämän ominaisuuden ansiosta moottorin toimintatapoja on mahdollista säätää annostelemalla konsistenssi.
- Vetymoottorin hyötysuhde nousee 90 prosenttiin. Vertailun vuoksi dieselmoottorin hyötysuhde on 50% ja tavanomaisen polttomoottorin - 35%.
- Vety on haihtuva kaasu, joten se joutuu pienimpiin aukkoihin ja onteloihin. Tästä syystä vain harvat metallit kestävät sen tuhoavia vaikutuksia.
- Melua on vähemmän, kun moottori käy.
Ensimmäinen vetymoottori aloitti työskentelyn Neuvostoliitossa vuonna 1941
Yllätät, mutta tavallisen "kuorma-auton" ensimmäinen moottori aloitti vedyn työskentelyn piiritetyssä Leningradissa syyskuussa 1941! Nuori nuorempi teknikko-luutnantti Boris Shchelishch, joka vastasi padon ilmapallojen nostamisesta, käskettiin perustamaan vinssit ilman bensiiniä ja sähköä. Koska ilmapallot olivat täynnä vetyä, hän sai idean käyttää sitä polttoaineena.
Mainosvideo:
Vaarallisten kokeiden aikana kaksi ilmapalloa palai, kaasusäiliö räjähti ja Boris Isaakovich itse sai säiliöiskun. Sen jälkeen ilma-vety "räjähtävän" seoksen turvallista käyttöä varten hän keksi erityisen vesitiivisteen, joka sulki pois syttymisen moottorin imuputkessa tapahtuvan salaman sattuessa. Kun kaikki lopulta sujui, armeijan johtajat saapuivat, varmistivat järjestelmän toimivan oikein ja käskivät siirtämään kaikki aerostaattiset vinssit uudentyyppiseen polttoaineeseen 10 päivässä. Rajoitettujen resurssien ja ajan vuoksi Shchelishch käytti taitavasti käytöstä poistettuja sammuttimia vesitiivisteen tekemiseen. Ja ongelma ilmapallojen nostamisessa ratkaistiin onnistuneesti!
Boris Isaakovich sai "Punaisen Tähteen" -määräyksen ja hänet lähetettiin Moskovaan. Hänen kokemustaan käytettiin pääkaupungin ilmapuolustusyksiköissä - 300 moottoria siirrettiin "likaiseen vetyyn", keksijän keksintötodistus nro 64209 annettiin. Siten varmistettiin Neuvostoliiton painopiste tulevaisuuden energiasektorin kehittämisessä. Vuonna 1942 epätavallinen auto esitettiin saarron olosuhteisiin mukautettujen laitteiden näyttelyssä. Samanaikaisesti hänen moottorinsa työskenteli 200 tuntia pysähtymättä suljetussa tilassa. Pakokaasut - tavallinen höyry - eivät saastuttaneet ilmaa.
Vuonna 1979, E. V. Shatrovin tieteellisessä valvonnassa. NAMI-työntekijöiden luova joukkue, joka koostuu V. M. Kuznetsovista Ramenskiy A. Yu., Kozlova Yu. A. kehitettiin ja testattiin RAF-minibussin prototyyppi, joka kuljetti vetyä ja bensiiniä.
Testit RAF 22031 (1979).
Vetyperoksidi vedenalaiset ajoneuvot
Vuosina 1938-1942 Kielin telakoilla rakennettiin insinööri Walterin johdolla kokeellinen U-80-vene, joka työskenteli vetyperoksidilla. Kokeissa alus osoitti täyden vedenalaisen nopeuden 28,1 solmua. Peroksidin hajoamisen seurauksena saatuja vesi- ja happihöyryjä käytettiin työnesteenä turbiinissa, minkä jälkeen ne poistettiin yli laidan.
Kuvassa esitetään tavanomaisesti sukellusveneen laite vetyperoksidimoottorilla.
Yhteensä saksalaiset onnistuivat rakentamaan 11 venettä Permin osavaltion teknillisestä yliopistosta.
Hitlerin Saksan tappion jälkeen Englannissa, Yhdysvalloissa, Ruotsissa ja Neuvostoliitossa tehtiin työ Walterin suunnitelman toteuttamiseksi käytännössä. Antipin-suunnittelutoimistoon rakennettiin Walter-moottorilla varustettu Neuvostoliiton sukellusvene (projekti 617).
Kuuluisa VA-111 vedenalainen TORPEDA-ROCKET "SHKVAL".silmä.
Sillä välin ydinvoiman kehitys on mahdollistanut paremman ratkaisun voimakkaiden sukellusveneiden moottoreiden ongelmaan. Ja näitä ideoita sovellettiin onnistuneesti torpedo-moottoreissa. Walter HWK 573. (maailman ensimmäisen ohjatun laivan vastaisen ilman ja pinnan välisen ohjuksen GT 1200A vedenalainen moottori, joka osuu alukseen vesilinjan alapuolella). Liukuvan torpedon (UAB) GT 1200A vedenalainen nopeus oli 230 km / h, mikä oli Neuvostoliiton nopean torpedon "Shkval" prototyyppi. DBT-torpedo aloitti toimintansa joulukuussa 1957, käytti vetyperoksidia ja kehitti 45 solmun nopeutta risteilyetäisyydellä jopa 18 km.
Kavitaatiopään läpi kulkeva kaasugeneraattori muodostaa ilmakuplan esineen ympärille (höyry-kaasukupla), ja hydrodynaamisen vastuskyvyn (vedenkestävyys) laskun ja suihkumoottorien käytön takia saavutetaan vaadittu vedenalainen liikkeenopeus (100 m / s), joka on useita kertoja nopeimman tavanomaisen torpeedon nopeudesta. Työssä käytetään vetyreaktiivista polttoainetta (alkalimetallit, kun ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa, vapauttavat vetyä).
Vetyä käyttävä Tu-155 on asettanut 14 maailmanennättä
Toisen maailmansodan aikana "Heinkel" -yhtiö loi kokonaisen suihkukonevalikoiman Walter Walter HWK-109-509 -moottorin alle, jonka työntövoima oli 2000 kgf ja joka työskenteli vetyperoksidilla.
Venäjällä oli melko onnistunut, mutta valitettavasti siitä ei tullut sarjakokemusta "ekologisten" lentokoneiden luomisesta jo viime vuosisadan 80-luvun lopulla. Maailmalle esiteltiin Tu-155 (kokeellinen malli Tu-154), joka toimii nesteytetyllä vedyllä ja sitten nesteytetyllä maakaasulla. 15. huhtikuuta 1988 lentokone vedettiin ensin taivaalle. Hän asetti 14 maailmanennätystä ja suoritti noin sata lentoa. Sitten projekti meni kuitenkin hyllylle.
1990-luvun lopulla, Gazpromin määräyksellä, Tu-156 rakennettiin nestekaasumoottoreilla ja perinteisellä ilmailupetrolilla. Tämä kone kärsi saman kohtalon kuin Tu-155. Voitteko kuvitella kuinka vaikeaa edes Gazpromin on taistella öljy-aulassa!
Vetyautot
Vetykäyttöiset autot jaetaan useisiin ryhmiin:
- Ajoneuvot, jotka käyttävät puhdasta vetyä tai ilmaa / polttoainetta. Tällaisten moottoreiden erityispiirteinä on puhdas pakokaasu ja hyötysuhteen nousu jopa 90%.
- Hybridi autot. Heillä on taloudellinen moottori, joka pystyy toimimaan puhtaalla vedyllä tai bensiiniseoksella. Tällaiset ajoneuvot ovat Euro-4-standardin mukaisia.
- Autot, joissa on sisäänrakennettu sähkömoottori, joka vetää vetykennon ajoneuvoon.
Vetyajoneuvojen tärkein piirre on tapa, jolla polttoaine syötetään polttokammioon ja sytytetään.
Seuraavia vetyajoneuvojen malleja tuotetaan jo sarjaan:
- Ford Focus FCV;
- Mazda RX-8 vety;
- Mercedes-Benz A-luokka;
- Honda FCX;
- Toyota Mirai;
- MAN Lion City Bus- ja Ford E-450 -bussit;
- hybridi kaksipolttoajoneuvo BMW Hydrogen 7.
Sarjavetyauto Toyota * Mirai *.
Tämä auto voi kiihtyä nopeuteen 179 km / h, ja auto kiihtyy 100 km / h 9,6 sekunnissa, ja mikä tärkeintä, se pystyy kuljettamaan 482 km ilman ylimääräistä tankkausta.
BMW-konserni esitteli versionsa vetyautosta. Uutta mallia ovat kokeilleet tunnetut kulttuurihahmot, liikemiehet, poliitikot ja muut suositut persoonallisuudet. Testit ovat osoittaneet, että uudelle polttoaineelle siirtyminen ei vaikuta ajoneuvon mukavuuteen, turvallisuuteen ja dynamiikkaan. Polttoainetyypit voidaan tarvittaessa vaihtaa toisistaan. Vety7 nopeus - jopa 229 km / h.
Honda Clarity on Honda-konsernista peräisin oleva auto, joka hämmästyttää tehoreservillään. Se on 589 km pitkä, jolla mikään muu vähäpäästöinen ajoneuvo ei voi ylpeillä. Tankkaus kestää 3–5 minuuttia.
Home Energy Station III on kompakti yksikkö, joka sisältää polttokennot, vedyn varastosylinterin ja maakaasun uudistajan, joka poistaa H2: n kaasuputkesta.
Tämä laite muuntaa kotitalousverkon metaanin vedyksi. Ja hän - talon sähkössä. Kodin energia-aseman polttokennojen teho on 5 kilowattia. Lisäksi sisäänrakennetut kaasusylinterit toimivat eräänlaisena energian varastointina. Laitos käyttää tätä vetyä huippukuormituksella kotiverkossa. Tuottaa 5 kW sähköä ja jopa 2 m3 vetyä tunnissa.
Vetyajoneuvojen haitoihin kuuluvat:
- voimalaitoksen massiivisuus polttokennoja käytettäessä, mikä vähentää ajoneuvon ohjattavuutta;
- kun taas itse vetyelementtien korkeat kustannukset johtuvat niiden sisältämästä palladiumista tai platinasta;
- suunnittelun epätäydellisyys ja epävarmuus polttoainesäiliöiden valmistusmateriaaleissa, jotka eivät salli vedyn varastointia pitkään
- vedyn tankkauksen puute, jonka infrastruktuuri on erittäin heikosti kehittynyttä kaikkialla maailmassa.
Sarjatuotannolla suurin osa näistä suunnittelu- ja teknologiapuutoksista korjataan, ja kehitettäessä vedyn tuotantoa mineraalina ja huoltoasemien verkostoa, sen kustannukset vähenevät merkittävästi.
Vuonna 2016 ilmestyi ensimmäinen vetykäyttöinen juna, joka on saksalaisen Alstom-yhtiön aivotradi. Uuden Coranda iLintin on määrä alkaa reitillä Buxtehudesta Cuxhaveniin, Ala-Saksi.
Jatkossa Saksassa on tarkoitus korvata 4000 dieseljunat tällaisilla junilla, jotka liikkuvat tieosuuksilla ilman sähköistämistä.
Alkuperäinen vetypyörä julkaistiin Ranskassa. (Ranskalainen pragma). Täytät vain 45 grammaa vetyä ja mene! Polttoaineenkulutus on noin 1 gramma 3 kilometriä kohden.
Vety astronautiikassa
Polttoaineena parissa nestemäisen hapen (LC) kanssa nestemäistä vetyä (LH) ehdotti vuonna 1903 K. E. Tsiolkovsky. Se on palava, ja sillä on suurin ominaisimpulssi (kaikille hapettimille), mikä mahdollistaa paljon suuremman hyötykuorman massan laskemisen avaruuteen yhtä suurella raketin laukaisumassalla. Vetypolttoaineen käytössä oli kuitenkin objektiivisia vaikeuksia.
Ensimmäinen on sen nesteyttämisen monimutkaisuus (1 kg LH: n tuottaminen maksaa 20-100 kertaa enemmän kuin 1 kg petrolia).
Toinen - epätyydyttävät fysikaaliset parametrit - erittäin matala kiehumispiste (-243 ° C) ja erittäin matala tiheys (LH on 14 kertaa kevyempi kuin vesi), mikä vaikuttaa negatiivisesti tämän komponentin varastointikapasiteettiin.
Vuonna 1959 NASA antoi suuren tilauksen Centaurus-happivety-yksikön suunnittelusta. Sitä käytettiin sellaisten kantorakettien kuten Atlas, Titan ja Saturn-rakettien yläasteina.
Erittäin alhaisen vedyn tiheyden takia kantorakettien ensimmäisissä (suurimmissa) vaiheissa käytettiin muita (vähemmän tehokkaita, mutta tiheämpiä) polttoainetyyppejä, kuten petrolia, mikä mahdollisti koon pienentämisen hyväksyttäviin. Esimerkki tällaisesta "taktiikasta" on Saturn-5-raketti, jonka ensimmäisessä vaiheessa käytettiin happi- / petrolikomponentteja, ja toisessa ja kolmannessa vaiheessa - happivetymoottorit J-2, joiden työntövoima oli 92104 tonnia.
Esimerkiksi mainitsen videon Apollo 11: n lanseerauksesta:
Tallennuksen 4. minuutilla 1. vaihe erotetaan ja luodaan illuusio siitä, että toisen vaiheen moottorit eivät toimi, tämä johti moniin huhmiin epärealistisesta lennosta Kuulle. Itse asiassa vedyn palaminen ylemmässä ilmakehässä on "väritöntä", liekki tulee havaittavaksi, kun esine tai maalimaalaukset osuvat siihen.
"Space Shuttle" -järjestelmässä toinen vaihe toimi myös happi / vety-parin kanssa.
Astronautian nopean kehityksen aikakaudella maassamme käytettiin myös laajalti vetypolttoainetta käyttäviä nestemäisiä rakettimoottoreita.
Metallinen vety
Metallista vetyä saatiin 5. lokakuuta 2016 Harvardin yliopiston fysiikan laboratoriossa. Tämä vaati 495 gigapaskalin paineen. Jos palamiskammion (6000 K) vakauden ja jäähdytyksen ongelma ratkaistaan, metallisesta vedystä tulee lupaavin rakettipolttoaine.
Tutkijat uskovat, että metallinen vety antaa moottorissa 1000-1700 sekunnin pulssin. (Nykyaikaisissa rakettimoottoreissa on tähän mennessä saavutettu 460 sekunnin impulssi). Lisäksi tarvitaan pieniä säiliöitä metallisen vedyn varastoimiseksi, minkä ansiosta voidaan valmistaa yksivaiheisia raketteja hyötykuorman laskemiseksi avaruuteen. Tämä avaa uuden avaruuden etsintäkauden!
Timanttien saaminen
Vety on löytänyt toisen merkittävän sovelluksen timanttien tuotannossa. Vety - metaaninesteen kehitys paineen laskiessa ilmaistaan vedyn ja metaanin itsehapetuksessa (syvässä palamisessa) C-H-O-järjestelmässä, muodostuen timanteista, vedestä ja CO: sta. Selkeä vahvistus tästä prosessista on vakiintuneiden, korkeintaan 4 karaattia painavien timanttien ja kalvopäällysteiden tuotanto C-H-O-nestejärjestelmästä (joiden puolijohteet edustavat mikroelektroniikan tulevaisuutta). Katso artikkeli Diamond Carbonado, tulevaisuuden arvokkain puolijohde.
Lämpöreaktori Rossi
Italialainen keksijä Andrea Rossi toteutti kokeilun tieteellisen konsultin, fyysikon Sergio Fokardin tuella:
Kuinka monta grammaa nikkeliä (Ni) lisättiin suljettuun putkeen, 10-prosenttista litiumalumiinihydridiä, katalyyttiä lisättiin ja kapseli täytettiin vedyllä (H2). Kuumennuksen jälkeen lämpötilaan noin 1100 - 1300 ° C, paradoksaalisesti, putki pysyi kuumana koko kuukauden ja vapautunut lämpöenergia oli useita kertoja suurempi kuin lämmitykseen käytetty!
Venäjän kansojen ystävyysyliopistossa (RUDN) joulukuussa 2014 pidetyssä seminaarissa kerrottiin tämän prosessin onnistuneesta toistumisesta Venäjällä:
Analogisesti polttoaineputki valmistetaan:
Kokeen päätelmät: Energian vapautuminen on 2,58 kertaa enemmän kuin kulutettu sähköenergia.
Neuvostoliitossa CNS-työtä tehtiin vuodesta 1960 lähtien joissakin suunnittelutoimistoissa ja tutkimuslaitoksissa valtion määräyksellä, mutta "rakenneuudistuksen" rahoitus lopetettiin. Tähän päivään mennessä kokeiluja on onnistuneesti suorittanut riippumattomat tutkijat - harrastajat. Rahoitus tapahtuu Venäjän kansalaisten kollektiivien henkilökohtaisella kustannuksella. Yksi harrastajaryhmistä työskentelee NV Samsonenkon johdolla RUDN-yliopiston "Engineering Corps" -rakennuksessa.
He suorittivat sarjan kalibrointikokeita sähkölämmittimillä ja reaktorilla ilman polttoainetta. Tässä tapauksessa vapautettu lämpöteho on odotetusti yhtä suuri kuin syötetty sähköteho.
Pääongelma on jauheen sintraus ja reaktorin paikallinen ylikuumeneminen, jonka seurauksena lämmityspatja palaa ja jopa reaktori itse voi palaa läpi ja läpi.
Mutta A. G. Parkhomov onnistui tekemään pitkäaikaisen reaktorin. Lämmittimen teho 300 W, hyötysuhde = 300%.
Fuusioreaktio 28Ni + 1H (ioni) = 29Cu + Q lämmittää maapallon sisältä
Maan sisäinen ydin sisältää nikkeliä ja vetyä lämpötilassa 5000 K ja paineessa 1,36 Mbar, joten Maan sisätilassa on olemassa kaikki olosuhteet fuusioreaktiolle, joka kokeellisesti toistetaan Rossi-reaktorissa! Tämän reaktion tuloksena saadaan kuparia, jonka yhdisteet ovat maapallon laajentumisen "mustien tupakoitsijoiden" vyöhykkeillä (valtameren puolivälissä) rikkaassa vedyssä.
Tumma vety
Vuonna 2016 Yhdysvaltojen ja Ison-Britannian tutkijat, jotka tekivät 1,5 miljoonan ilmakehän paineen ja usean tuhannen asteen lämpötilan hetkellisen puristuksen aikana, pystyivät saamaan vedyn kolmannen välitilan, jossa sillä on samanaikaisesti sekä kaasun että metallin ominaisuudet. Sitä kutsutaan "tummaksi vedyksi", koska tässä tilassa se ei lähetä näkyvää valoa, toisin kuin infrapunasäteily. "Tumma vety", toisin kuin metalli, sopii täydellisesti jättiläinen planeetta rakenteen malliin. Hän selittää, miksi heidän ylemmän ilmakehänsä on huomattavasti lämpimämpää kuin sen pitäisi olla, siirtäen energiaa ytimestä, ja koska sillä on huomattava sähkönjohtavuus, sillä on sama rooli kuin maapallon ulommalla ytimellä, mikä muodostaa planeetan magneettikentän!
Vetyä syntyy Mustanmeren syvyyksistä
Jumala on antanut Krimin maalle paitsi kauneimmalle ja monimuotoisimmalle luonnolle, myös riittävillä varalla erilaisia mineraaleja, mukaan lukien hiilivedyt. Mutta niemimaamme kirjaimellisesti "kylpee" maailman suurimmassa luonnonkaasujen vesivarastossa, joka on Musta meri.
Syvät kerrokset - alle 150 m, koostuvat vetyä sisältävistä yhdisteistä, joista pääosa on rikkivetyä. Karkeiden arvioiden mukaan rikkivetypitoisuus Mustallamerellä voi olla 4,6 miljardia tonnia, mikä puolestaan toimii mahdollisena 270 miljoonan tonnin vedyn lähteenä!
Useita rikkivetyhajoamismenetelmiä vedyn ja rikin (H2S H2 + S - Q) tuottamiseksi on patentoitu, mukaan lukien rikkivetyä sisältävän kaasun saattaminen kosketukseen kiinteän materiaalikerroksen kanssa, joka pystyy hajottamaan sen vedyn vapautumisen kanssa, ja rikkiä sisältävien yhdisteiden muodostumisen materiaalin pinnalle 15 ilmakehän paineessa ja lämpötilassa 400 ° C.
Lupaavin on erityisten hydrofobisten kalvosuodattimien kehittäminen, jotka erottavat vedyn muista kaasuista heti syvyydessä. Loppujen lopuksi pienimmät molekyylit vuotavat helposti metallien läpi ja jopa graniittimassoissa elävät vetyä syövät bakteerikoolot!
Unistamme … Kuvittelemme, että kymmenen vuoden kuluttua Krimin etelärannikon yhdelle niemelle, jossa merenpohja putoaa jyrkästi yli 200 metrin syvyyteen, rakennetaan pieni asema. Putkien holkit ulottuvat siihen merestä, joiden päissä on rikkivety erottimet. Puhdistuksen jälkeen vety toimitetaan moottoriajoneuvojen huoltoasemien verkkoon ja yhteistuotannon lämpövoimalaan. Maatila sijaitsee lähellä laitosta, jossa kasvatetaan anaerobisia mikro-organismeja vetyatmosfäärissä, jonka mitoosi tapahtuu suuruusluokkaa nopeammin kuin niiden tavanomaiset vastineet. Heidän biomassaa käytetään karjarehujen ja lannoitteiden tuotantoon.
Maailma on väistämättä siirtymässä vetykauteen
Venäjän tiedeakatemian akateemikko, Venäjän federaation presidentin neuvonantaja Sergei Glazyev korosti:”Jokaiselle Kondratjeevin suhdannekierrokselle on ominaista oma energiakantaja: ensin polttopuut (orgaaninen hiili), hiili (hiili), sitten öljy ja polttoöljy (raskaat hiilivedyt), sitten bensiini ja petroli (keskimääräiset hiilivedyt), nyt kaasusta (kevyistä hiilivedyistä) ja puhtaasta vedystä tulisi tulla seuraavan taloudellisen syklin tärkein energian kantaja!"
Vedin sovellukset ovat laajoja, monipuolisia, energiatehokkaita, ympäristöystävällisiä ja erittäin lupaavia. Lapsemme ajavat jo vetykäyttöisiä tuotantoautoja, käyttävät vetyteknologialla tehtyjä timanttimikroprosessoreita, metallivety mullistaa astronautiikan ja Rossin reaktorien kehitys - energiateollisuudessa!
Alun perin hydridimaan (V. N. Larin) teorian tunnustaminen johtaa H2-fossiiliesiintymien löytämiseen, mikä vähentää huomattavasti sen hankintakustannuksia. Ja huolimatta siitä, että öljy-edunvalvojat vastustivat "tukahduttaa" maata haitallisilla päästöillä, olemme väistämättä siirtymässä vetykauteen!
Kirjoittaja: Igor Dabakhov