ВОДА – ИСТОЧНИК ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА

Вводная часть

Исчерпаемость существующих энергоносителей и ухудшающаяся экологическая обстановка сформировали понимание необходимости перехода на неисчерпаемую и экологически чистую водородную энергетику [33], [37], [38], [39], [46], [47].

В решение этой проблемы включились не только ученые, но и политики, поэтому желательно иметь более четкое представление о проблемах начального периода. Вода является самым ёмким накопителем энергии, поэтому на неё, как основной источник энергии, и возлагаются главные надежды. Уже разработаны технологии получения дополнительной энергии из воды в виде тепла, электричества и газов: водорода и кислорода, но они ещё малопроизводительны. Существовавшие до этого знания о микромире, в том числе и о молекулах, и кластерах воды не позволяли видеть перспективу значительного улучшения уже достигнутых показателей. Однако, новые знания о микромире такую возможность предоставляют и мы покажем её реализацию на простых лабораторных установках.

Вполне естественно, что уже достигнутые результаты открывают широкую перспективу использования воды, как источника энергии. Это вдохновляет и тревожит. Мы пока не знаем последствий этого направления для сохранения сложившегося баланса водных ресурсов нашей планеты. Хотя уже ясно, что новое энергетическое направление ослабит экологическую нагрузку на водные бассейны и среду обитания человека. Учитывая изложенное, приступим к анализу процесса электролиза воды с целью снижения затрат энергии на получение водорода и кислорода. Опишем серию экспериментов, которые показывают, что вода может разлагаться на водород и кислород с показателем энергетической эффективности, значительно больше единицы, если учёт электроэнергии импульсными потребителями будут вести новые счётчики электроэнергии.

Явное нарушение самого фундаментального закона физики – закона сохранения энергии, потребовало поиска причин возникших противоречий между теорией и экспериментом, но выполнить такой поиск, как мы уже описали, оказалось не так просто. Получалось так, что Природа разлагает воду на водород и кислород при фотосинтезе многократно экономнее, чем это делает человек, и её никто не упрекает в нарушении закона сохранения энергии. Поэтому первая задача на этом пути – найти причину, которая сдерживает наши возможности повторить достижения Природы в экономии энергии, затрачиваемой на разложение воды на водород и кислород.

Мы уже отметили одну из таких причин – ошибочность электротехнического закона сохранения энергии, математические модели которого заложены в программы всех измерительных приборов, учитывающих её потребление. Поэтому первейшая задача водородной энергетики – разработка новых счётчиков электроэнергии, которые бы правильно учитывали импульсное её потребление. Это откроет путь для разработки и применения экономных импульсных генераторов электрической энергии и импульсных её потребителей. Мы уже привели информацию о первых импульсных электромоторах – генераторах МГ-1 и МГ-2. Сейчас представим серию экспериментальных данных по импульсному электролизу воды, из которых следует экономичность этого процесса, питаемого электромоторами – генераторами. Мы не будет упоминать о них, так как опыты проводились до создания таких генераторов с помощью электромеханических и электронных генераторов электрических импульсов.

Сейчас наиболее совершенные промышленные электролизёры расходуют около 4 кВтч электроэнергии на получение одного кубического метра водорода из воды. При сжигании этого водорода может выделиться около 3,5 кВтч чистой энергии. Из этого следует, что водород может стать конкурентно-способным энергоносителем, если затраты энергии на его получение из воды сделать значительно меньшими энергии, получаемой при его сжигании. Мы покажем на серии экспериментов, что эта задача успешно решается при переходе на импульсную энергетику.

Нетрудно представить, какие финансовые и интеллектуальные ресурсы мира включены в решение этой задачи. В России этой проблемой занимаются многие научные учреждения отраслевой науки, существует научно-исследовательский водородный институт. В США и Европе созданы ассоциации ученых по водородной энергетике.

Решение задачи снижения затрат электрической энергии на получение водорода из воды должно начинаться с анализа резервов снижения этих затрат существующими электролизёрами. Они скрыты в постоянном потенциале электролизёров и мы покажем метод использования этого потенциала для снижения затрат электрической энергии на получение водорода из воды.

Но самый большой резерв снижения затрат энергии на электролиз воды скрыт в процессе фотосинтеза. Ежегодно при этом процессе растения выделяют из воды сотни миллионов кубометров водорода, атомы которого используются, как соединительные звенья при строительстве органических молекул. Для реализации этого процесса все живые организмы имеют собственные очень экономные источники энергии.

А что если смоделировать указанный процесс в техническом устройстве? Тогда образующийся водород, не имея возможности участвовать в строительстве органических молекул, будет вместе с кислородом выходить в атмосферу. Устройства для локализации и разделения этих газов уже существуют. Главное условие, при котором идет указанный процесс электролиза воды, – небольшая величина среднего тока при большой амплитуде его импульса.

Уже получены патенты на ряд таких устройств и их можно увидеть в действии. Конечно, это пока небольшие малопроизводительные лабораторные модели, но они устойчиво разлагают воду на водород и кислород при среднем токе 0,02-0,03 Ампера, а также и при отключенном внешнем источнике питания.

Установлено, что зарядка такого электролизера идет несколько минут. После этого его можно отключать от сети и он будет разлагать воду на водород и кислород без постореннего источника питания. Этот процесс легко наблюдается по выходу пузырьков газов в течение нескольких часов после отключения электролизёра от сети. Из этого следует, что нет нужды держать электролизёр включенным в электрическую сеть непрерывно. Для поддержания такого электролизёра в рабочем состоянии его достаточно подключать к источнику питания периодически.

Одновременно на электродах такого электролизёра появляется напряжение и его можно использовать, как источник электрической энергии. Владея всей нашей научной информацией по этому вопросу, имея неограниченное финансирование и - природную скрупулёзность в стремлении к совершенству сделанного, японские исследователи уже имеют автомобиль, работающий на электричестве, получаемом не из топливного элемента, а из электролизёра.