Перейти к основному содержанию

Консалтинговые услуги

Казань: +7(843) 278-19-00, +7(8552) 25-01-99

Автомобиль на "воде"? Электромобиль. Водород. Аккумуляторы БЕЗ перезарядки? Расход 2 литра дизеля на 100 км пробега на автомобиле класса LCV (за счет электролизера: газовая смесь для химиков 2H2 + O2 = 2H2O +Q) смесь в дизельный двигатель - снижает расход

 

LH2 является самым экологически чистым видом моторного топлива, поэтому его перспективы очевидны
 
Использование водорода в качестве топлива
В Австралии на бурых углях в штате Виктория отрабатывается технология технология газификации угля с последующим выделением водорода, вернее удаления серы, ртути и двуокиси углерода (СО2).
В Норвегии - Nel Hydrogen отрабатывает технологию использования ВИЭ для высокотемпературного электролиза для разделения воды на водород и кислород, который будет выбрасываться в атмосферу.
Kawasaki Heavy Industries разрабатывает танкер - водородовоз для транспортировки жидкого водорода ( LH2).
Реакция взаимодействия водорода с кислородом происходит с выделением тепла. Если взять 1 моль H2 (2 г) и 0,5 моль O2 (16 г) при стандартных условиях и возбудить реакцию, то согласно уравнению
Н2 + 0,5 О2= Н2О
после завершения реакции образуется 1 моль H2O (18 г) с выделением энергии 285,8 кДж/моль.
Для сравнения: теплота сгорания ацетилена - 1300 кДж/моль, пропана - 2200 кДж/моль.
1 м³ водорода весит 89,8 г (44,9 моль), поэтому для получения 1 м³ водорода будет затрачено 12832,4 кДж энергии.
1 кВт*ч = 3600 кДж, поэтому получим 3,56 кВт*ч электроэнергии. Целесообразность перехода на водородное топливо можно оценить, сравнив имеющийся тариф на 1 кВт*ч электричества и, к примеру, стоимость 1 м³ газа или стоимость другого энергоносителя.
При сжигании водорода получается чистая вода. То есть водородное топливо производится без вреда для окружающей среды, в отличие от газа или бензина.
 
Получение водорода
Для получения водорода используют химические методы, в тч реакции разложения воды электрическим током.
С помощью электролиза. При электролизе водных растворов щелочей или кислот на катоде происходит выделение водорода, например:

2H3O+ + 2e- → H2↑ + 2H2O

Физические свойства
Газообразный водород может существовать в 2х формах (модификациях) - в виде орто - и пара-водорода.
В молекуле ортоводорода (т. пл. −259,10 °C, т. кип. −252,56 °C) ядерные спины направлены одинаково (параллельны), а у параводорода (т. пл. −259,32 °C, т. кип. −252,89 °C) - противоположно друг другу (антипараллельны).
Разделить аллотропные формы водорода можно адсорбцией на активном угле при температуре жидкого азота.
При очень низких температурах равновесие между ортоводородом и параводородом почти нацело сдвинуто в сторону параводорода.
При 80 К соотношение форм приблизительно 1:1. Десорбированный параводород при нагревании превращается в ортоводород вплоть до образования равновесной при комнатной температуре смеси (орто-пара: 75:25).
Без катализатора превращение происходит медленно, что дает возможность изучить свойства отдельных аллотропных форм.
Молекула водорода двухатомна - Н. При обычных условиях - это газ без цвета, запаха и вкуса.
Водород - самый легкий газ, его плотность во много раз меньше плотности воздуха. Очевидно, что чем меньше масса молекул, тем выше их скорость при одной и той же температуре.
Как самые легкие, молекулы водорода движутся быстрее молекул любого другого газа и тем самым быстрее могут передавать теплоту от одного тела к другому.
Отсюда следует, что водород обладает самой высокой теплопроводностью среди газообразных веществ. Его теплопроводность примерно в 7 раз выше теплопроводности воздуха.

 

Пожароопасность и взрывоопасность
Водород при смеси с воздухом образует взрывоопасную смесь - гремучий газ. 
Наибольшую взрывоопасность - при объемном отношении водорода и кислорода 2:1, или водорода и воздуха приближенно 2:5, так как в воздухе кислорода содержится примерно 21%.
Водород пожароопасен.

 

 

 

 
 
 
Смеси водорода с кислородом или воздухом взрывоопасны и называются гремучим газом (название происходит от knallgasнем. knall — громкий хлопок, резкий звук выстрела или взрыва). При зажигании искрой или другим источником смесь водорода с воздухом небольшого объёма сгорает чрезвычайно быстро, с громким хлопком, что субъективно воспринимается как взрыв.
 
В физике горения такой процесс считается медленным горением, или дефлаграцией, однако гремучий газ способен и к детонации, при этом действие взрыва оказывается существенно более сильным.
 
Наиболее взрывоопасны смеси с составом, близким к стехиометрическому, в стехиометрической смеси на один моль кислорода приходится два моля водорода, то есть, с учётом того, что в воздухе соотношение кислорода и азота и других не участвующих в горении газов по объёму составляет примерно 21 % : 79 % = 1:3,72, то объёмное соотношение водорода с воздухом в гремучем газе в стехиометрическом соотношении составляет ≈0,42[2].
Однако гремучий газ способен гореть в широком диапазоне концентраций водорода в воздухе, от 4—9 объёмных процентов в бедных смесях и до 75 % в богатых смесях. Приблизительно в этих же пределах он способен и детонировать[3].
Гремучий газ самовоспламеняется при атмосферном давлении и температуре 510 °C. При комнатной температуре в отсутствие источников зажигания (искра, открытое пламя) гремучий газ может храниться неограниченно долго, однако он способен взорваться от самого слабого источника, так как для инициирования взрыва достаточно искры с энергией 17 микроджоулей[4]. С учётом того, что водород обладает способностью проникать через стенки сосудов, в которых он хранится, например, диффундировать сквозь металлические стенки газового баллона, и не обладает никаким запахом, при работе с ним следует быть чрезвычайно осторожным

 

 

Автомобиль на воде
[править | править код]
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 28 августа 2019; проверки требуют 3 правки.

Перейти к навигацииПерейти к поиску

Автомобиль на воде — гипотетический автомобиль, получающий энергию для движения из одной только воды. Водяные автомобили стали предметом множества международных патентов, статей в газетах и научно-популярных журналах, местных теленовостей и интернет-публикаций. Заявления о подобных устройствах признаны некорректными, а некоторые оказались попытками мошенничества[1][2][3][4]. Утверждается, что эти машины могут вырабатывать топливо из возимого запаса воды без всяких других источников энергии или являются гибридами, способными использовать энергию как воды, так и обычного топлива.
В этой статье внимание уделяется машинам, относительно которых утверждается, что они могут извлекать потенциальную химическую энергию непосредственно из воды. Вода является полностью окисленным водородом. Водород − высокоэнергетическое горючее, однако эта энергия выделяется в процессе образования воды, и сама по себе вода топливом быть не может. Вода может быть разделена на водород и кислород, например, в процессе электролиза, но на разрыв межатомных связей нужно затратить столько же энергии, сколько высвободилось при их образовании. В реальности же в процессе электролиза, а затем сжигания водорода невозможно избежать тепловых потерь, сопровождающих любые преобразования энергии. Таким образом, получение из воды химической энергии в избытке или хотя бы в количестве, достаточном для автономного поддержания процесса, противоречит первому и/или второму началам термодинамики[5][6][7].
 
Какие автомобили НЕ являются «водяными»
К «водяным автомобилям» не относятся следующие технические решения:
  • Паровой автомобиль.
  • Впрыск воды как метод охлаждения цилиндров двигателей путём добавления воды в топливно-воздушную смесь, служащий для увеличения степени сжатия и предотвращения детонации.
  • Водородный автомобиль, хотя он часто содержит некоторые сходные элементы. Чтобы заправить водородный автомобиль, воду подвергают электролизу. Получившийся водород затем сгорает в двигателе или окисляется до воды в топливном элементе. В итоге машина получает энергию от сгорания водорода, который получают за счет энергии из электросети. Водород служит энергоносителем (англ.).
  • Добавление воды к традиционному углеводородному топливу с целью его экономии и/или уменьшения выбросов. Хотя это и является самым распространенным способом использования воды в автомобилях.
Получение энергии из воды
В соответствии с фундаментальными физическими законами, нет способа извлекать химическую энергию из воды. У воды отрицательная энтальпия образования, следовательно, для разделения её на элементы требуется затратить энергию. Не существует соединений кислорода и водорода с большей негативной энтальпией образования, за счёт которой мог бы быть получен избыток энергии[6].
Большинство из предлагаемых конструкций «водяных автомобилей» основаны на той или иной форме электролитического разделения воды на водород и кислород и последующей их рекомбинации с выделением энергии. Однако, поскольку необходимая для электролиза энергия, в конечном счёте, всегда оказывается большей, чем может дать образовавшийся водород, такая схема не может быть использована для получения избыточной энергии. Подобное устройство противоречит первому началу термодинамики, следовательно, относится к вечным двигателям первого рода.
 
В лабораторных условиях гремучий газ можно получить электролизом воды в реакции:

 {2H2O -> 2H2 + O2}}}

.
 
В XIX веке для освещения в театрах использовался так называемый друммондов свет, где свечение получалось с помощью пламени кислород-водородной смеси, направленного непосредственно на цилиндр из негашёной извести, которая может нагреваться до высоких температур (белого каления) без расплавления. В пламени кислород-водородной смеси достигается высокая температура, и также в XIX веке это нашло применение в паяльных лампах для плавления тугоплавких материалов, резки и сварки металлов. Однако все эти попытки применения гремучего газа были ограничены тем, что он очень опасен в обращении, и были найдены более безопасные варианты решения этих задач.
В настоящее время водород считается перспективным топливом для водородной энергетики. При горении водорода образуется чистая вода, поэтому этот процесс считается экологически чистым. Основные проблемы связаны с тем, что затраты на производство, хранение и транспортировку водорода к месту его непосредственного применения слишком высоки, и при учёте всей совокупности факторов водород пока не может конкурировать с традиционными углеводородными топливами.
 
Кинетическая схема горения водорода
Горение водорода формально выражается суммарной реакцией:

{\displaystyle {\ce {2H2 + O2 -> 2H2O}}}

.
Однако эта суммарная реакция не описывает разветвлённые цепные реакции, протекающие в смесях водорода с кислородом или воздухом. В реакциях участвуют восемь компонентов: H2O2, H, O, OHHO2H2OH2O2. Подробная кинетическая схема химических реакций между этими молекулами и атомами включает более 20 элементарных реакций с участием свободных радикалов в реагирующей смеси. При наличии в системе соединений азота или углерода число компонентов и элементарных реакций существенно увеличивается.
В силу того, что механизм горения водорода является одним из наиболее простых по сравнению с механизмами горения прочих газообразных топлив, таких, например, как синтез-газ или углеводородные топлива, а кинетические схемы горения углеводородных топлив включают в себя все компоненты и элементарные реакции из механизма горения водорода, он изучается чрезвычайно интенсивно многими группами исследователей[5][6][7]. Однако, несмотря на более чем столетнюю историю исследований, этот механизм до сих пор изучен не полностью.
Критические явления при воспламенении
Полуостров самовоспламенения смеси H2 + O2. Цифрами 1, 2 и 3 помечены соответственно первый, второй и третий пределы воспламенения[8].
При комнатной температуре стехиометрическая смесь водорода и кислорода может храниться в закрытом сосуде неограниченно долго. Однако при повышении температуры сосуда выше некоторого критического значения, зависящего от давления, смесь воспламеняется и сгорает чрезвычайно быстро, со вспышкой или взрывом. Это явление нашло своё объяснение в теории цепных реакций, за которую Н. Н. Семёнов и Сирил Хиншелвуд были удостоены Нобелевской премии по химии 1956 года.
Кривая зависимости между критическими давлением и температурой, при которых происходит самовоспламенение смеси, имеет характерную Z-образную форму, как показано на рисунке. Нижняя, средняя и верхняя ветви этой кривой называются соответственно первым, вторым и третьим пределами воспламенения. Если рассматриваются только первые два предела, то кривая имеет форму полуострова, и традиционно этот рисунок называется полуостровом воспламенения.

 

  1.  Sánchez, Williams - review, 2014.
  2.  Уравнение горения стехиометрической водородно-воздушной смеси: 0,21·2Н2 + 0,21О2 + 0,79(N2 + ...) → 0,42H2O + 0,79(N2+...).
  3.  Гельфанд и др., Водород: параметры горения и взрыва, 2008, с. 85,196.
  4.  Корольченко, Пожаровзрывоопасность веществ, 2004, с. 311.
  5.  Konnov A. A. Remaining uncertainties in the kinetic mechanism of hydrogen combustion // Combustion and Flame. — Elsevier, 2008. — Vol. 152, № 4. — P. 507–528. — doi:10.1016/j.combustflame.2007.10.024.
  6.  Shimizu K., Hibi A., Koshi M., Morii Y., Tsuboi N. Updated Kinetic Mechanism for High-Pressure Hydrogen Combustion // Journal of Propulsion and Power. — American Institute of Aeronautics and Astronautics, 2011. — Vol. 27, № 2. — P. 383–395. — doi:10.2514/1.48553.
  7.  Burke M. P., Chaos M., Ju Y., Dryer F. L., Klippenstein S. J. Comprehensive H2/O2 kinetic model for high-pressure combustion // International Journal of Chemical Kinetics. — Wiley Periodicals, 2012. — Vol. 44, № 7. — P. 444–474. — doi:10.1002/kin.20603.
  8.  Льюис, Эльбе, Горение, пламя и взрывы в газах, 1968, с. 35.
  9.  Ball, Philip. Nuclear waste gets star attention (англ.) // Nature : journal. — 2006. — ISSN 1744-7933. — doi:10.1038/news060731-13.
  10.  Ruggero Maria Santilli. A new gaseous and combustible form of water (англ.) // International Journal of Hydrogen Energy : journal. — 2006. — Vol. 31, no. 9. — P. 1113—1128. — doi:10.1016/j.ijhydene.2005.11.006.
  11.  J. M. Calo. Comments on "A new gaseous and combustible form of water" by R.M. Santilli (Int. J. Hydrogen Energy 2006: 31(9), 1113–1128) (англ.) // International Journal of Hydrogen Energy : journal. — 2006. — 3 November (vol. 32, no. 9). — P. 1309—1312. — doi:10.1016/j.ijhydene.2006.11.004Архивировано 1 августа 2013 года.
  12.  Martin O. Cloonan. A chemist's view of J.M. Calo's comments on: "A new gaseous and combustible form of water" by R.M. Santilli (Int. J. Hydrogen Energy 2006:31(9), 1113–1128) (англ.) // International Journal of Hydrogen Energy : journal. — 2008. — Vol. 33, no. 2. — P. 922—926. — doi:10.1016/j.ijhydene.2007.11.009Архивировано 20 марта 2012 года.
  13.  J.V. Kadeisvili. Rebuttal of J.M. Calo's comments on R.M. Santilli's HHO paper (англ.) // International Journal of Hydrogen Energy : journal. — 2008. — Vol. 33, no. 2. — P. 918—921. — doi:10.1016/j.ijhydene.2007.10.030Архивировано 20 марта 2012 года.
Литература
  • Льюис Б., Эльбе Г. Горение, пламя и взрывы в газах. 2-е изд. Пер. с англ. под ред. К. И. Щёлкина и А. А. Борисова. — М.: Мир, 1968. — 592 с.
  • Гельфанд Б. Е., Попов О. Е., Чайванов Б. Б. Водород: параметры горения и взрыва. — М.: Физматлит, 2008. — 288 с. — 700 экз. — ISBN 9785922108980.
  • Корольченко А. Я., Корольченко Д. А. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочник: в 2-х частях. Часть 1. — М.: Ассоциация «Пожнаука», 2004. — 713 с. — ISBN 5-901283-02-3.
Обзоры
Ссылки

 

 Добрый день, друзья! …предвкушая камни…))) Намедни случайно наткнулся в и-нете на видео о гремучем газе (HHO) — газе Брауна — и о использовании его в качестве добавки к топливу в ДВС (и не только), причем, как бензиновых, так и дизельных… Порыскав на форумах, youtube, и тут, на drive2 обнаружил массу противоречивой информации о применении… одни пишут, что расход упал с 18 до 11 литров, другие, что ничего не поменялось и т.д. итак… речь не идет о полном переходе на водород, а о частичном подмешивании гремучего газа в топливовоздушную смесь. даёт увеличение КПД и экономит топливо (за счет более полного сгорания топлива) и чище выхлоп, а соответственно экологичнее. вот еще: Вообще, видео по этой теме достаточно много, даже нашел в плохом качестве короткое видео установки системы на Дедван… 14 сентября 2016 в 12:02 2 Ранее Гусеницы… Далее Кантователь кузова. Размышление. Реклама Комментарии 2 Участвовать в обсуждениях могут только зарегистрированные пользователи. или войти: Denis-fly На ужор не только движок влияет, хотя не помешает привести его в первозданное состояние по кольцам, вкладышам, поршням, цилиндрам и проч. Те же ступичные подшипники плохие с плохой смазкой могут тормозить машину, подклинивающие колодки, всякий дополнительный обвес (бампера, решетки, багажники) и т.д. Да и качество самого топлива тоже хреновое. Вот интересно, если взять полностью исправный (состояние хотя бы 90% от нового) авто, залить в него торированное по октановому или цетановому числу топливо и вывести на идеальную дорогу без ветра. Сколько интересно покажет по расходу? :))) ArsAlik А чего в тебя кидать камни, каждый наверное хочет что бы его машина лучше ехала и меньше жрала горючки. Вот и я хочу этого, и думал и читал разные умные статьи по этим вопросам, вопрос очень сложный, в плане финансовых вложений и полученных результатов и делится на целый ряд этапов и стадий. И вот лично мое мнение по поводу всяких ННО, впрыска воды, нитро и прочих ухищрений. Двигатель, впускная и выпускная системы должны быть идеально к этому подготовлены, не вижу смысла впрыскивать дополнительный кислород для повышения мощности, если сразу после впрыска ты все теряешь на системе выхлопа… и получается твой двигатель 3.5 литра номиналом 150 сил, на сей момент выдающий максимум 120 мой 2.5 литра номиналом 113 и выдающий в лучшем случае 100 бессмысленно наворачивать всякими допами, пока не вернул обратно свои потерянные лошадки в моем случае установлен шноркель который создает дополнительное сопротивление всасываемому воздуху и старый катализатор который создает дополнительное сопротивление на выпуске. От шноркеля отказываться не хочу, соответственно надо по максимуму убрать все ступеньки в виде множества гофр и продумать наиболее плавный поток воздуха, а от старого катализатора готов избавиться что получу в результате, в результате снижение максимальной температуры в камере сгорания… а дальше можно начинать думать об повышении мощности и всем остальном… Если тебе интересно то могу дать несколько ссылок на русском, где человек без лишних красивых картинок объясняет процессы ДВС, пути улучшайзинга и прочее…

Сотрудники компании "Верное решение" оказывают услуги консультационного сопровождения для предпринимателей, консультируют по финансово-экономическим, правовым вопросам, маркетингу, иным вопросам развития бизнеса.

Мы предлагаем Вам воспользоваться комплексом услуг Компании:

  • консультационная и информационная поддержка участников государственных конкурсов на соискание государственной поддержки в виде налоговых льгот, грантов и субсидий, иных видов поддержки,  сопровождение проекта заявителя в конкурсах Республики Татарстан и России (мы помогли нашим клиентам привлечь более 9 миллиардов рублей государственных средств, в том числе из бюджета РФ - более 5,5 миллиардов рублей)
  • разработка концепции развития (стратегии), бизнес-плана, технико-экономического обоснования (ТЭО), меморандума, презентации, паспорта проекта, подготовка пакета документации по проекту (мы оказали более 850 комплексов таких услуг),
  • проведение исследований рынков (маркетинговых) продукта, работ, услуг, поиск рыночных ниш, анализ конкурентной среды и перспектив развития
  • помощь финансиста, экономиста, юриста, маркетолога для привлечение государственных и частных инвестиций, партнеров в проект, бизнес (мы провели более 8000 консультаций для малого и среднего бизнеса),

Мы будем рады помочь Вам в решении Ваших задач. По любым возникающим вопросам, пожалуйста, обращайтесь.