Hydrogen-oxygenblandingen, som den mest energisk kapacitet, blev foreslået at blive brugt i motorer af K. E. Tsiolkovsky tilbage i 1903. Brint bruges allerede som brændstof: til biler (fra halvanden til Toyota Mirai), jetfly (fra Heinkel til Tu-155), torpedoer (fra GT 1200A til Shkval), raketter (fra Saturn til Burana ). Nye aspekter åbnes ved produktionen af metallisk brint og den praktiske anvendelse af Rossi-reaktoren. I den nærmeste fremtid er udviklingen af teknologier til opnåelse af billigt brint fra Sortehavets hydrogensulfid og direkte fra kilderne til jordens afgasning. På trods af modstanden fra olielobbyen går vi ubønhørligt ind i brintperioden!
Ændring af vores forbrug - sammen ændrer vi verden!
Fordele og ulemper ved brintbrændstof
Brintbrændstof har en række funktioner:
- Varmeoverførslen af brint er 250% højere end for en brændstof-luft-blanding.
- Efter forbrænding af brintblandingen genereres kun damp ved udløbet.
- Antændelsesreaktionen er hurtigere end med andre brændstoffer.
- Takket være detonationsstabilitet er det muligt at hæve kompressionsforholdet.
- Opbevaring af sådant brændstof finder sted i flydende eller komprimeret form. I tilfælde af en tanknedbrud fordamper brint.
- Det lavere niveau af andelen af gas, der skal reagere med ilt, er 4%. Takket være denne funktion er det muligt at justere motorens driftstilstande ved at dosere konsistensen.
- Effektiviteten af en brintmotor når 90 procent. Til sammenligning har en dieselmotor en virkningsgrad på 50% og en konventionel forbrændingsmotor - 35%.
- Brint er en flygtig gas, så det kommer ind i de mindste huller og hulrum. Af denne grund er få metaller i stand til at modstå dets destruktive virkninger.
- Der er mindre støj, når motoren kører.
Den første brintmotor begyndte at arbejde i USSR i 1941
Du vil blive overrasket, men den første motor i en almindelig "lastbil" begyndte at arbejde på brint i den belejrede Leningrad i september 1941! Den unge juniortekniker-løjtnant Boris Shchelishch, der var ansvarlig for at løfte spærreballonen, blev beordret til at oprette vinscherne i fravær af benzin og elektricitet. Da ballonerne var fyldt med brint, fik han ideen om at bruge det som brændstof.
Salgsfremmende video:
Under farlige eksperimenter brændte to balloner ud, en gasstank eksploderede, og Boris Isaakovich selv fik et shell shock. Derefter opfandt han en sikker vandforsegling, der udelukkede antændelse i tilfælde af en blitz i motorens indtagsrør, for sikker drift af den "eksplosive" blanding af luft-brintstof. Da alt endelig gik ud, ankom de militære ledere, sørgede for, at systemet fungerede korrekt og beordrede at overføre alle aerostatiske spil til en ny type brændstof på 10 dage. I betragtning af de begrænsede ressourcer og tid brugte Shchelishch klogt aflukkede ildslukkere til at fremstille en vandforsegling. Og problemet med at løfte barrage-balloner blev med succes løst!
Boris Isaakovich blev tildelt Ordenen af den "røde stjerne" og blev sendt til Moskva, hans erfaring blev brugt i hovedforsvarets luftforsvarsenheder - 300 motorer blev overført til "beskidt brint", opfindernes certifikat nr. 64209 til opfindelse blev udstedt. Sovjetunionens prioritering i udviklingen af fremtidens energisektor blev således sikret. I 1942 blev der vist en usædvanlig bil på en udstilling med udstyr tilpasset blokaden. På samme tid arbejdede hans motor 200 timer uden at stoppe i et lukket rum. Udstødningsgasserne - almindelig damp - forurenede ikke luften.
I 1979 under den videnskabelige kontrol af E. V. Shatrov. det kreative team af NAMI-arbejdere, der består af V. M. Kuznetsov Ramenskiy A. Yu., Kozlova Yu. A. en prototype af RAF-minibussen, der kører på brint og benzin, blev udviklet og testet.
Test RAF 22031 (1979).
Hydrogenperoxid undervands køretøjer
I 1938-1942 blev der på Kiel-værfterne under ledelse af ingeniøren Walter bygget en eksperimentel U-80-båd, der arbejdede på brintperoxid. Ved prøver viste skibet en fuld undervandshastighed på 28,1 knob. Dampen med vand og ilt opnået som et resultat af nedbrydningen af peroxid blev anvendt som arbejdsfluid i turbinen, hvorefter de blev fjernet over bord.
Figuren viser traditionelt enheden af en ubåd med en hydrogenperoxidmotor.
I alt lykkedes det tyskerne at bygge 11 både fra Perm State Technical University.
Efter Hitlers Tysklands nederlag i England, USA, Sverige og Sovjetunionen blev der arbejdet for at bringe Walts plan til praktisk gennemførelse. En sovjetisk ubåd (projekt 617) med en Walter-motor blev bygget ved Antipin-designbureauet.
Den berømte VA-111 UNDERWATER TORPEDA ROCKET "SHKVAL".yes.
I mellemtiden gjorde kernekraftindustriens succeser det muligt at bedre løse problemet med magtfulde ubådsmotorer. Og disse ideer blev med succes anvendt i torpedomotorer. Walter HWK 573. (undervandsmotor i verdens første styrede luft-til-overflademissil-missil GT 1200A, der rammer et skib under vandlinjen). Den glidende torpedo (UAB) GT 1200A havde en undervandshastighed på 230 km / t, idet den var prototypen til Sovjetunionen højhastigheds-torpedo "Shkval". DBT-torpedoen trådte i drift i december 1957, arbejdede med brintperoxid og udviklede en hastighed på 45 knob med et krydstogsområde på op til 18 km.
Gasgeneratoren gennem kavitationshovedet skaber en luftboble omkring objektets krop (dampgasboble), og på grund af faldet i hydrodynamisk modstand (vandmodstand) og brugen af jetmotorer opnås den krævede undervands bevægelseshastighed (100 m / s), som er flere gange højere end hastigheden for den hurtigste konventionelle torpedo. Til arbejde bruges et hydroreaktivt brændstof (alkalimetaller, når de interagerer med vand, frigiver brint).
Tu-155 på brint har sat 14 verdensrekorder
Under anden verdenskrig skabte firmaet "Heinkel" en hel linje jetfly under Walter Walter HWK-109-509 motor med et drivkraft på 2000 kgf, der arbejdede med brintperoxid.
Rusland havde ret succes, men blev desværre ikke en seriel oplevelse af at skabe "økologiske" fly allerede i slutningen af 80'erne af forrige århundrede. Verden blev præsenteret for Tu-155 (eksperimentel model Tu-154), der kører på flydende brint og derefter på flydende naturgas. Den 15. april 1988 blev flyet først ført til himlen. Han satte 14 verdensrekorder og gennemførte omkring hundrede flyvninger. Dog gik projektet”på hylden”.
I slutningen af 1990'erne blev Tu-156 ved ordre fra Gazprom bygget med motorer med flydende gas og traditionel luftfart. Dette fly led samme skæbne som Tu-155. Kan du forestille dig, hvor svært det er endda for Gazprom at bekæmpe olielobbyen!
Brintbiler
Brintdrevne biler er opdelt i flere grupper:
- Køretøjer drevet af rent blanding af brint eller luft / brændstof. Det særlige ved sådanne motorer er ren udstødning og en øget effektivitet op til 90%.
- Hybridbiler. De har en økonomisk motor, der er i stand til at køre på rent brint eller en benzinblanding. Sådanne køretøjer er i overensstemmelse med Euro-4-standarden.
- Biler med en indbygget elektrisk motor, der driver brintcellen ombord på køretøjet.
Det væsentligste træk ved brintkøretøjer er, hvordan brændstof føres ind i forbrændingskammeret og antændes.
Følgende modeller af brintkøretøjer produceres allerede serielt:
- 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-brændstof køretøj BMW Hydrogen 7.
Seriel brintbil Toyota * Mirai *.
Denne bil kan accelerere til 179 km / t, og bilen accelererer til 100 km / t på 9,6 sekunder, og vigtigst af alt er, at den er i stand til at køre 482 km uden yderligere tankning.
BMW-koncernen præsenterede sin version af Hydrogen-bilen. Den nye model er testet af kendte kulturfigurer, forretningsfolk, politikere og andre populære personligheder. Tests har vist, at skift til et nyt brændstof ikke påvirker køretøjets komfort, sikkerhed og dynamik. Om nødvendigt kan typer brændstof skiftes fra hinanden. Hydrogen7 hastighed - op til 229 km / t.
Honda Clarity er en bil fra Honda-bekymringen, der forbløffer med sin magtereserve. Den er 589 km lang, hvilket ingen andre køretøjer med lavt emission kan prale af. Tankning tager tre til fem minutter.
Home Energy Station III er en kompakt enhed, der inkluderer brændselsceller, en brintoplagringscylinder og en naturgasreformator, der udtrækker H2 fra et gasrør.
Metan fra husholdningsnetværket konverteres af denne enhed til brint. Og han - i elektricitet til huset. Kraften i brændselscellerne i Home Energy Station er 5 kilowatt. Derudover fungerer de indbyggede gasflasker som en slags energilagring. Anlægget bruger dette brint ved maksimale belastninger på hjemmenettet. Genererer 5 kW elektricitet og op til 2 m3 brint i timen.
Ulemperne ved brintkøretøjer inkluderer:
- kraftværkets volumen ved brug af brændselsceller, hvilket reducerer køretøjets manøvrerbarhed;
- mens de høje omkostninger ved selve brintelementerne på grund af deres bestanddel palladium eller platin;
- designe ufuldkommenhed og usikkerhed i materialet til fremstilling af brændstoftanke, der ikke tillader brintoplagring i lang tid
- mangel på brændstofpåfyldning, hvis infrastruktur er meget dårligt udviklet i hele verden.
Med serieproduktion vil de fleste af disse design- og teknologiske mangler blive overvundet, og med udviklingen af brintproduktion som et mineral og et netværk af tankstationer vil dens omkostninger reduceres betydeligt.
I 2016 dukkede det første brændstofdrevne tog op, som er hjernebarnet til det tyske firma Alstom. Den nye Coranda iLint er planlagt til at starte på ruten fra Buxtehude til Cuxhaven, Niedersachsen.
I fremtiden planlægges det at erstatte 4000 dieseltog i Tyskland med sådanne tog, der bevæger sig på dele af veje uden elektrificering.
Den originale brintcykel blev frigivet i Frankrig. (Fransk Pragma). Du udfylder kun 45 gram brint og går! Brændstofforbruget er cirka 1 gram pr. 3 kilometer.
Brint i astronautik
Som brændstof i et par med flydende ilt (LC) blev flydende brint (LH) foreslået i 1903 af K. E. Tsiolkovsky. Det er brændbart med den højeste specifikke impuls (for enhver oxidator), der tillader en meget større masse af nyttelast at blive sendt ud i rummet med en lige lanceringsmasse af raketten. Imidlertid stod objektive vanskeligheder i vejen for brugen af brintbrændstof.
Den første er kompleksiteten af dens flydende virkning (produktion af 1 kg LH koster 20-100 gange mere end 1 kg parafin).
Den anden - utilfredsstillende fysiske parametre - ekstremt lavt kogepunkt (-243 ° C) og meget lav massefylde (LH er 14 gange lettere end vand), hvilket har negativ indflydelse på denne komponents lagerkapacitet.
I 1959 udstedte NASA en større ordre til design af Centaurus ilt-brint-enheden. Det blev brugt som de øverste faser af sådanne lanceringsbiler som Atlas, Titan og den Saturn tunge raket.
På grund af den ekstremt lave brintdensitet anvendte de første (største) trin af lanceringsbiler andre (mindre effektive, men tættere) typer brændstof, såsom petroleum, hvilket gjorde det muligt at reducere størrelsen til acceptable. Et eksempel på en sådan "taktik" er Saturn-5-raketten, i hvilken det første trin blev anvendt ilt / parafinkomponenter, og i det andet og tredje trin - ilt-brintmotorer J-2, med et tryk på 92104 ton hver.
Som et eksempel nævner jeg videoen til lanceringen af Apollo 11:
I det fjerde minut af optagelsen adskilles 1. trin, og illusionen skabes, at motorerne i anden fase ikke fungerer, hvilket gav anledning til mange rygter om den urealistiske flyvning til Månen. Faktisk er forbrænding af brint i den øvre atmosfære "farveløs", flammen bliver mærkbar, når en genstand eller malingsstykker rammer den.
I "Space Shuttle" -systemet arbejdede 2. trin også med et ilt / brintpar.
I æraen med hurtig udvikling af astronautik i vores land blev raketmotorer med flydende drivstof med brintbrændstof også brugt i vid udstrækning.
Metallisk brint
Den 5. oktober 2016 blev metallisk brint opnået på Harvard University's fysiklaboratorium. Dette krævede et tryk på 495 gigapascals. Hvis problemet med stabilitet og afkøling af forbrændingskammeret (6000 K) er løst, bliver metallisk brint det mest lovende raketbrændstof.
Forskere mener, at metallisk brint vil give en puls på 1000-1700 sekunder i motorer. (I moderne raketmotorer er der hidtil nået en impuls på 460 sekunder). Der vil desuden være behov for små tanke til opbevaring af metallisk brint, hvilket gør det muligt at fremstille en-trins raketter for at lancere en nyttelast ud i rummet, dette åbner en ny æra af rumforskning!
Få diamanter
Brint har fundet en anden bemærkelsesværdig anvendelse i produktion af diamanter. Udviklingen af en hydrogen - methanvæske med et fald i trykket udtrykkes i selvoxidationen (dyb forbrænding) af brint og methan i C-H-O-systemet med dannelse af diamanter, vand og CO. En klar bekræftelse af denne proces er den veletablerede produktion af diamanter af ædelkvalitet, der vejer op til 4 karat og filmovertræk fra C-H-O-væskesystemet (halvledere, der repræsenterer fremtiden for mikroelektronik). Se artiklen Diamond Carbonado, fremtidens mest værdifulde halvleder.
Termisk reaktor Rossi
Den italienske opfinder Andrea Rossi, med støtte fra den videnskabelige konsulentfysiker Sergio Fokardi, gennemførte et eksperiment:
Hvor mange gram nikkel (Ni) blev tilsat til et forseglet rør, 10% lithiumaluminiumhydrid, katalysator blev tilsat, og kapslen blev fyldt med brint (H2). Efter opvarmning til en temperatur på ca. 1100-1300 ° C forblev røret paradoksalt nok varmt i en hel måned, og den frigjorte varmeenergi var flere gange højere end den, der blev brugt på opvarmning!
På et seminar på Peoples 'Friendship University of Russia (RUDN) i december 2014 blev det rapporteret om den vellykkede gentagelse af denne proces i Rusland:
Analogt fremstilles et rør med brændstof:
Konklusioner fra eksperimentet: frigivelse af energi er 2,58 gange mere end den forbrugte elektriske energi.
I Sovjetunionen blev arbejdet med CNS siden 1960 udført i nogle designbureauer og forskningsinstitutter efter statens ordre, men med "omstrukturering" blev finansieringen stoppet. Til dato udføres eksperimenter med succes af uafhængige forskere - entusiaster. Finansiering foregår på personlig bekostning af kollektive russiske borgere. En af grupper af entusiaster, under ledelse af NV Samsonenko, arbejder i bygningen af "Engineering Corps" på RUDN University.
De udførte en række kalibreringstest med elektriske opvarmere og en reaktor uden brændstof. I dette tilfælde er den frigjorte varmekraft som forventet lig med den medfølgende elektriske strøm.
Hovedproblemet er sintring af pulveret og lokal overophedning af reaktoren, på grund af hvilken opvarmningsspolen brænder ud og endda reaktoren selv kan brænde igennem og gennem.
Men A. G. Parkhomov, formåede at fremstille en langvarig reaktor. Opvarmningseffekt 300 W, effektivitet = 300%.
Fusionsreaktionen 28Ni + 1H (ion) = 29Cu + Q varmer jorden indefra
Jordens indre kerne indeholder nikkel og brint, ved en temperatur på 5000K og et tryk på 1,36 Mbar, derfor er der alle betingelser for fusionsreaktionen i det indre af Jorden, eksperimentelt gengivet i Rossi-reaktoren! Som et resultat af denne reaktion opnås kobber, hvis forbindelser findes i de "sorte rygere" -zoner i Jordens ekspansion (midthavskanter) i en strøm rig på brint.
Mørkt brint
I 2016 videnskabsfolk fra De Forenede Stater og Storbritannien, efter at have skabt et tryk på 1,5 millioner atmosfærer og en temperatur på flere tusinde grader under øjeblikkelig komprimering, var i stand til at opnå den tredje mellemliggende tilstand af brint, hvor det samtidig har egenskaberne af både gas og metal. Det kaldes "mørkt brint", fordi det i denne tilstand ikke transmitterer synligt lys, i modsætning til infrarød stråling. "Mørkt brint", i modsætning til metallisk, passer perfekt til modellen med strukturen af kæmpe planeter. Han forklarer, hvorfor deres øvre atmosfære er væsentligt varmere end den burde være, ved at overføre energi fra kernen, og fordi den har betydelig elektrisk ledningsevne, spiller den den samme rolle som den ydre kerne på Jorden og danner planetens magnetiske felt!
Generering af brint fra dybden af Sortehavet
Gud gav landet Krim ikke kun den smukkeste og mest varierede natur, men også med tilstrækkelige reserver af forskellige mineraler, herunder kulbrinter. Men vores halvø "bogstaveligt" bader i verdens største vandopbevaring af naturlige gasser, som er Sortehavet.
De dybe lag - under 150 m - består af brintholdige forbindelser, hvis hoveddel er hydrogensulfid. I henhold til grove skøn kan det samlede indhold af hydrogensulfid i Sortehavet nå op på 4,6 milliarder ton, hvilket igen tjener som en potentiel kilde til 270 millioner tons brint!
Adskillige metoder til nedbrydning af hydrogensulfid til fremstilling af brint og svovl (H2S H2 + S - Q) er blevet patenteret, herunder at bringe en hydrogensulfidholdig gas i kontakt med et lag fast stof, der er i stand til at nedbryde det med frigivelse af brint og dannelse af svovlholdige forbindelser på overfladen af materialet, ved et tryk på 15 atmosfærer og en temperatur på 400oС.
Det mest lovende er udviklingen af specielle hydrofobe membranfiltre, der adskiller brint fra andre gasser lige ved dybden. Når alt kommer til alt siver de mindste molekyler let gennem metaller og endda i granitmasser lever kolonier af bakterier, der lever af brint!
Lad os drømme … Lad os forestille os, at om ti år på en af kapperne på den sydlige kyst på Krim, hvor havbunden falder kraftigt til dybder på mere end 200 meter, vil der blive bygget en lille station. Rørmuffer strækker sig mod havet fra endene, hvoraf der vil være hydrogensulfidseparatorer. Efter rensning leveres brint til netværket af motortransportpåfyldningsstationer og til kraftvarmeværkets kraftvarmeværk. En gård vil være placeret i nærheden af planten, hvor anaerobe mikroorganismer dyrkes i en hydrogenatmosfære, hvis mitose forekommer i en størrelsesorden hurtigere end deres sædvanlige kolleger. Deres biomasse vil blive brugt til at producere husdyrfoder og gødning.
Verden går ubådeligt ind i brint æra
Sergei Glazyev, akademiker fra det russiske videnskabsakademi, rådgiver for præsidenten for Den Russiske Føderation, understregede:”Hver af Kondratyevs økonomiske cyklusser er kendetegnet ved sin egen energibærer: først brænde (organisk kul), kul (kul), derefter olie og fyringsolie (tunge kulbrinter), derefter benzin og parafin (mellem kulbrinter), nu gas (lette kulbrinter), og rent brint bør blive den vigtigste energibærer i den næste økonomiske cyklus!"
Anvendelser af brint er enorme, mangefacetterede, energisk fordelagtige, miljøvenlige og meget lovende. Vores børn vil allerede køre produktionsbiler drevet af brint, bruge diamantmikroprocessorer lavet ved hjælp af brintteknologi, metallisk brint vil revolutionere astronautik og udviklingen af Rossis reaktorer - inden for energiteknik!
Anerkendelsen af teorien om den oprindelige hydrid Jord (V. N. Larin) vil føre til opdagelsen af fossile aflejringer af H2, hvilket i høj grad vil reducere omkostningerne ved at få den. Og på trods af modstanden fra olielobbyisterne, der "kvæler" Jorden med skadelige emissioner, går vi uundgåeligt ind i brinttiden!
Forfatter: Igor Dabakhov