Извлекаем горючий газ из воды

Как получить газ Брауна

Уйти от сжигания ископаемых углеводородов и получить дешевый альтернативный источник энергии – было и остается мечтой многих предприимчивых людей. Да и кто из домовладельцев не хотел бы получить подобный источник в свое распоряжение, чтобы с минимальными затратами обогревать свое жилище? Один из таких источников – так называемый газ Брауна, получаемый из обыкновенной воды. Но как его добыть и насколько он дешев – вопросы, ответы на которые можно найти в данном материале.

Немного теории

Необходимо отметить, что резонансное разложение воды в газ Брауна – отнюдь не миф, а реальный химический процесс, призванный выделять газообразное горючее из воды. Этот газ получил свое имя в честь изобретателя, который первым попытался вывести эту технологию за рамки экспериментов. Другое название, бытующее в интернете – гремучий газ (гипотетическая формула ННО).

генератор для сварочных работ

Горючий газ Брауна – это не что иное, как смесь свободного водорода и кислорода, выделяемого из воды путем электролитической реакции.

смесь свободного водорода и кислорода

Вода, чью химическую формулу (Н2О) знают даже дети, — это водород, который полностью окислен. По отдельности данные химические элементы весьма активны, водород хорошо горит и считается энергоносителем, а кислород поддерживает горение. Вот почему расщепить воду, чья цена – копейки, на столь полезные составляющие стало очень популярной идеей.

аппарат для получения газа методом электролиза

В результате трудами разных людей на свет появился генератор для получения газа – электролизер. Глубоко не вдаваясь в тонкости процесса, отметим, что вышеозначенный аппарат методом электролиза выделяет из воды газ Брауна, а точнее, смесь кислорода с водородом. Для этого через погруженные в емкость с водой электроды пропускается ток оптимальной частоты. Полученный газ скапливается под водяным затвором и при достижении определенного давления выходит по трубке наружу и может быть использован в разных целях.

Целесообразность получения газа Брауна

Генераторы газа Брауна, чей принцип работы описан выше, нашли свое практическое применение в 2 сферах:

  • производство водородного топлива для автомобилей;
  • газопламенные работы (сварка и пайка металлов).

получение водородного топлива для автомобиля

Ездить с электролизером на борту автомобиль не может, поскольку ему требуется внешний источник электроэнергии. Штатной батареи хватает ненадолго, потому что на получение газа Брауна необходимо израсходовать больше энергии, чем отдает само топливо при сжигании. Поэтому компании, всерьез разрабатывающие тему водородного горючего на авто, внедрили схему заправки машин топливом, полученным из отдельного генератора.

применение генератора для газопламенных работ

Со сваркой и пайкой металлов дело обстоит лучше, водородные горелки используются на многих производствах Западной Европы. Так как температура горения газа Брауна (2235 °C) ниже, чем ацетилена (2620 °C), а продуктом сжигания является водяной пар, то многие мероприятия по экологической безопасности стали излишними. Промышленные генераторы газа, что при этом используются, весьма дороги, поскольку для повышения эффективности в них применяются катализаторы из редких элементов, в том числе платины.

Менеджеры одной из британских производственных компаний подсчитали, что общая стоимость выделения и использования газа Брауна равняется затратам на закупку и доставку ацетилена. Только сжигание водорода безопаснее и экологичнее. Другое дело, что на его получение расходуется электроэнергия, добытая путем сжигания тех же углеводородов.

На данный момент отопление газом Брауна крайне неэффективно, потому что энергии на производство горючего затрачивается больше, нежели получается при его сгорании. Существующие электролизеры пока что не в состоянии обеспечить высокий выход топлива при малых затратах. Чтобы в этом убедиться, стоит посмотреть видео:

На второй минуте отснятого материала четко видны показания приборов генератора при работающей водородной горелке. Напряжение – 250 В, сила тока – 14 А, соответственно, потребляемая мощность аппарата составляет 250 х 14 = 3500 Вт или 3.5 кВт. А теперь вопрос: сможет ли такой факел нагреть воду для обогрева комнаты площадью хотя бы 30 м2? Даже визуально заметно, что нет. А простой электрокотел мощностью 3.5 кВт легко обогреет помещение до 40 м2.

Вывод: Горючий газ Брауна в домашних условиях не может сравниться по отоплению с обычными электрическими нагревателями. Слишком много уходит энергии на его выделение из воды, а значит, использовать его для обогрева – нецелесообразно. Самостоятельным получением водорода можно заниматься как хобби либо в качестве эксперимента.

Как получить водород в домашних условиях?

На просторах интернета легко можно отыскать чертежи и схемы самых разнообразных самодельных установок, позволяющих выделять из воды газ Брауна. Если отфильтровать информационный мусор, относящийся к этой теме, то выяснится, что у себя дома вы сможете получить водород двумя путями. Первый – это приобрести готовый электролизер, таковые уже имеются в продаже. Одна беда – цена их слишком высока, а величина КПД неизвестна.

Покупая водородный генератор, надо понимать, что он не станет для вас панацеей в плане отопления. Цена оборудования и потребляемой электроэнергии получится выше, чем простой электрический нагрев воды, так что об окупаемости речи не идет.

электролизер

Можно в качестве эксперимента сделать генератор газа Брауна своими руками, позволяющий выделить небольшое количество горючего. Использовать его для обогрева здания вряд ли получится, а вот на питание небольшой горелки для плавления металла вполне может хватить. Для начала надо изготовить электролизер, представляющий собой емкость с водой, куда погружены электроды. Чем больше площадь поверхности электродов, тем выше производительность установки. Подойдут стальные пластины произвольного размера, прикрепленные к основанию из диэлектрика. Рабочая схема аппарата показана на рисунке:

схема сварочной установки

Электроды опускаются в герметично закрытую емкость с водой, куда для улучшения реакции добавлена обычная соль. Через крышку выводится трубка для газа, идущая во второй сосуд, являющийся водяным затвором, он наполняется водой на 2/3.

генератор для получения газа своими руками

Вторая трубка, выходящая из этой емкости, подключается к горелке. Напряжение на электроды лучше подавать с помощью автотрансформатора, контролируя его величину мультиметром. Как собрать мини-генератор газа Брауна своими руками, показано на видео:

Внимание! Если вам удалось добиться сколько-нибудь значительной производительности установки, горелку к трубке следует подключать через обратный клапан, чтобы избежать обратного удара и взрыва.

Заключение

На данный момент не существует недорогого и одновременно высокоэффективного оборудования для получения газа Брауна из воды. Пока первенство в отоплении остается за углеводородами, но технологии продолжают совершенствоваться и не исключено, что скоро водородные генераторы станут достойно конкурировать с традиционными источниками тепловой энергии.

МЕЖРЕГИОНАЛЬНАЯ НАРОДНАЯ ПРОГРАММА

Народный проект «Водородная ячейка Почеевского» не подрывает экономику государства
и не наносит финансовый ущерб народному достоянию Газпрома «Северный поток»,
так как получаемый по нашей технологии горючий газ из воды — невозможно сжать, сохранить и продать!

Генератор горючего водяного газа из воды.

Угли дров горят в два раза дольше с большим выделением тепла!

Суть изобретения:

Если влажный холодный воздух (смесь газов, которыми мы дышим) пропустить через водородную ячейку Почеевского, а затем пропустить сквозь гетерогенный катализатор, которым являются угли дров, воздух возгорает с большим выделением тепла.

Эффективность приведенного процесса зависит от концентрации пара, скорости движения молекул сквозь температурные зоны, величины температур этих зон, протяженности зон, а также каталитических факторов.

Перегретый водяной пар с водородом проходит сквозь горящие угли, которые являются катализатором процесса возникновения водяного газа. Воспламеняясь, частично переходит в режим горения аналогичный горению восковой свече, где роль воска выполняет перегретый водяной пар, а угли горящих дров являются фитилём.
Горючая газовая смесь, получаемая при разложении водяного пара Н2О раскаленным углем С, имеет следующий, в предельной степени чистоты, состав: по объему 50% водорода и 50% окиси углерода, по весу — 6% водорода и 94 % окиси углерода.
Обыкновенно же водяной газ не имеет этого состава; он содержит, кроме названных составных частей, примесь угольной кислоты, азота и болотного газа.

Состав водяного газа изменяется в зависимости от способа его получения и исходного горючего. Факт получения горючего газа через разложение водяного пара раскаленным углем открыт итальянским ученым, профессором Фелицием Фонтана, жившим в 1730-1805гг.
Несмотря на давность открытия, водяной газ только в последние 15-20 лет, преимущественно в США, получил большое распространение как для освещения, так и для технических целей.

Рассмотрим физические и химические свойства водяного газа, благодаря которым он оспаривает свое преимущество перед другого рода газообразными топливами: каменноугольным (светильным) и генераторным газами.
Водяной пар при прохождении через раскаленные угли дров разлагается, образуя водород, окись углерода и угольную кислоту.
Количество последней зависит от температуры, при которой происходит процесс: при t=500°C пар разлагается на водород и углекислоту, а при t=1000-1200° C на водород и окись углерода.
Хотя в газовой смеси водяного газа находится небольшое количество угольной кислоты и азота, отличительные его качества обусловливаются двумя главными составными частями: водородом и окисью углерода.
Поэтому при определении нагревательной способности водяного газа и количества возможных единиц тепла (калорийности) нужно иметь в виду количества тепла, выделяемых при сгорании газа — переходе водорода в воду и окиси углерода в угольную кислоту.

Расход теплоты сгорания топлива (углерода) на образование водяного газа по Науманну составляет около 8% На основании этого считают, что при водяном газе наивыгоднейшим способом реализуется тепловая способность углерода.
Это мнение оспаривает Лунге, который считает, что эффективность горения водяного газа нужно сравнивать не со сгоранием угля в печи, а с генераторным газом, который перед его употреблением в раскаленном состоянии из генератора поступает к месту сжигания. При таких условиях генераторный газ, по мнению Лунге, представляет более выгодную реализацию тепловой способности углерода, чем водяной.
Сравнение водяного газа с другими по температурам горения показывает следующее: для каменноугольного (светильного) газа t=2700°C; для генераторного газа t=2350°C; для водяного газа t=2859°C; для водорода t=2669°C; для окиси углерода t=3041°C.

Как видно, тепловой эффект, который производит водяной газ с малым колличеством водорода, значительнее, чем от нагретого до высокой температуры генераторного газа т.к. в регенеративных топках воздух для горения газообразных видов топлива нагревается за счет части тепла, отводимого из топки.
Кроме того, пламя водяного газа гораздо компактнее; в нем плавится платиновая проволока, сильно накаливается магнезиальное тело, испуская яркий белый свет, чего нельзя достичь ни каменноугольным (светильным) газом, сжигая его в бунзеновской горелке, ни генераторным газом.
Пламя водяного газа, по сравнению с пламенем светильного, имеет почти в 6 раз меньшую поверхность при равных объемах вытекающих газов, вследствие чего оно охлаждается посредством излучения весьма незначительно. Эти свойства водяного газа и делают его выгодным и удобным источником теплоты.

Вывод.

Водородная ячейка Почеевского, по сути, является генератором получения горючей смеси (водяного газа) из пара обыкновенной воды, которая содержится в воздухе. Используя его, вы сожжёте гораздо меньшее количество топлива и при этом получите больше тепловой энергии, одновременно продляя срок горения очага.

Читайте также  Кольцевая пила из консервной банки

Этому изобретению предшествовали испытания всевозможных «Чудо Мембран», изобретенных Владимиром Почеевским.

Доклад на Х международной конференции «Новые идеи в науках о земле».

Продление горения дров с помощью гетерогенного катализатора
«Чудо — мембраны».В.Н. Почеевский. РГГРУ, Москва, Россия.

Региональное объединение ветеранов госбезопасности «ЭФА — ВЫМПЕЛ».

Поисковикам, геологоразведчикам, полярникам, военным, охотникам, скотоводам при ведении работ в полевых условиях часто приходится разжигать костры и топить печь для обогрева и приготовления пищи, как в дневное время, так и в ночных условиях. Дров не хватает на длительное горение.
Чтобы костёр длительно и равномерно горел при различных погодных условиях, расходуя гораздо меньше дров, авторами изобретён гетерогенный катализатор «Чудо-мембрана».
Принцип его работы заключается в следующем. — ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ.

После многолетних испытаний «Чудо мембран» — пришли к выводу,
что мембраны начинают работать только при сильном разогреве топки печи, давая дополнительное тепло.

«Чудо мембраны» прекрасно дают дополнительное тепло в железных печах для бань и в печах для нагрева воды в поездах и так называемых «буржуйках» для дачных домиков.

В печах длительного горения они малоэффективны, так — как при тлении углей не хватает температуры для воспламенения водяного газа.

Водородная ячейка Почеевского подходит для любых печей и любых видов топлива.
Сделав её и установив в печь по нашей технологии, Вы получите реальную экономию по топливу более чем на 50% и увелечение температуры тления углей!

Как получить технологии по изготовлению
четырёх моделей ячейки Почеевского?!

Отправьте пожертвование через платёжные системы

в сумме 1 000 рублей.

В течении суток, после уведомительного письма на E-mail:rodnik-128@yandex.ru
Вы получите подробную техническую документацию в фотографиях по изготовлению
в домашних условиях из доступных материалов, четырёх моделей водородных ячеек Почеевского.

номер карты Сбербанк:

4276380127290323

Перевод с карты или телефона в кошелёк ЮMoney

номер кошелька 41001193789376

Перевод на Pay Pal

Ваша материальная помощь идёт на поддержку
народной программы «ВОЗРОЖДЕНИЕ РОДНИКОВ РОССИИ» и дальнейшую разработку водородной ячейки Почеевского!

Белорусский изобретатель заставил воду гореть

Чтобы узнать, как белорусский изобретатель нашел способ использовать воду в качестве альтернативного топлива, журналист «НГ» отправилась к нему в гости.

Море синее горит.

Демонстрация работы устройства Евгения Портнова могла бы послужить хорошей иллюстрацией к творчеству Чуковского. Если бы не одно “но”: изобретение защищено Евразийским патентом.
Евгений Портнов берет стакан обычной водопроводной воды, заливает ее в похожую на фен установку и вставляет вилку в обычную розетку. Вместо теплого воздуха из “фена” выдуваются язычки пламени.
Дав зрителям время, чтобы справиться с удивлением, автор предлагает желающим попробовать на вкус воду и полностью разобрать прибор. Добровольные эксперты подтверждают: вода не содержит примесей спирта, бензина или чего бы то ни было иного, а прибор есть просто набор металлических деталей — без потайных резервуарчиков с нефтью.

Но вода в нем горит.

Точнее, горит водород в присутствии кислорода, а оба газа образуются в результате разрушения молекул воды.
— Вода — это просто очередной вид топлива, как дрова, торф, нефть или бензин, — рассказывает автор изобретения. — При использовании нефти или бензина, то есть углеводородов, энергия выделяется за счет сгорания водорода. Поскольку вода — это самое распространенное в природе соединение водорода с кислородом, откуда же этот водород брать, если не из воды?
Евгений Портнов предлагает каждому читателю “НГ” поставить простой опыт: утром, сняв с огня закипевший чайник, поднести к пару горящую спичку. На полкухни, конечно, не полыхнет, но яркие искры-вспышки будут заметны. Это и есть водород, оторвавшийся от молекул воды, потому что при переходе жидкости в газообразное состояние ослабляются межмолекулярные связи.
— Чтобы получить газообразный водород, эту связь нужно вообще разорвать, — популярно объясняет автор. — Физики вместо молотка и зубила часто используют различные виды энергии — от радиочастот до светового излучения, включая тепловую и электромагнитную энергию. В этом и заключается мое изобретение.

Вообще-то получать водород из воды ученые мужи научились еще в ХVII веке. И первые двигатели внутреннего сгорания были водородными: водородный двигатель сконструировал изобретатель Франсуа Исаак де Риваз еще в 1806 году. А первый бензиновый двигатель появился спустя полвека.
Француз де Риваз получал необходимый ему для опытов водород электролизом воды — путем пропускания через нее мощной электрической искры. Для выделения водорода путем электролиза требуется огромное количество электрической энергии, что и поныне делает водородные двигатели очень дорогим удовольствием.
Есть, правда, еще несколько способов добыть горючий газ, но и они затратны: паровая конверсия природного газа (водяной пар при температуре под 1000 градусов смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора), газификация угля (уголь нагревают с водяным паром при такой же температуре без доступа воздуха) и тому подобное.
Но не только сложность получения газа мешает человечеству пересесть на водородный транспорт и заменить АЭС водородными электростанциями. Водород в смеси с воздухом образует крайне взрывоопасную смесь. Собирать и транспортировать ее опасно, а хранить, как выяснилось, не в чем: молекулы этого газа запросто проникают в металлические поры привычных человеку емкостей.
— Зачем собирать, хранить и куда-то везти водород, если вокруг нас полно воды? — удивляется Евгений Портнов. — Вон сколько луж!
Про лужи — это без преувеличения. Установка Портнова действительно не нуждается в предварительной очистке или подготовке воды. Работает на любой, в том числе загрязненной промышленными отходами. Из одного литра воды получается около 1280 литров водорода и 860 литров кислорода, то есть два куба газа. При этом теплота сгорания водорода в кислороде существенно выше, чем теплота сгорания метана.

Не дымит, а парит

Экологам водородные двигатели тоже понравились бы, потому что единственный продукт горения водорода в кислороде — водяной пар.
Мне рисуется заманчивая перспектива: чем активнее в городе дорожное движение, тем чище воздух. На парковках, взламывая асфальт, растут деревья, атомобилисты братаются с “зелеными”.
Воображение услужливо подсказывает, что произойдет дальше: рушатся и перестраиваются устои современной цивилизации. Терпят крах нефтедобывающая и нефтеперерабатывающая промышленность, разваливается всемирная энергосистема, массово разоряются нефтедобывающие государства.
— На тот момент, когда мы подавали заявку, в мире насчитывалось около полутора десятков изобретений такого же рода, — подтверждает мои догадки представляющий интересы Евгения Портнова евразийский патентный поверенный Валерий Самцов. — К сожалению, социального заказа на подобные изобретения нет. В том числе и в нашей стране.
— Вы с детства привыкли, что автомобиль — это некое устройство, в бензобак которого надо залить дорогой бензин, — приводит пример Евгений Портнов. — Кстати, двигатель на бензине работает с весьма низким коэффициентом полезного действия — около 30 процентов. Электродвигатель имеет самый высокий КПД, некоторые модели достигают 98 процентов. Однако электромобили не пользуются массовым спросом. Почему? Да просто потому, что это непривычно.
В случае с водородной энергетикой прогресс тормозит не только инертность массового сознания, но и отсутствие системы стандартов. Никто в Беларуси пока не знает, каким параметрам должна соответствовать система отопления или кухонная плита на водороде. И никто пока не ставит перед Госстандартом задачу подвести под водородную технику некую нормативную базу.

Водяной газ

(Watergas, Wassergas) — горючая газовая смесь, получаемая при разложении водяного пара раскаленным углем и имеющая следующий, в предельной степени чистоты, состав: по объему 50 процентов водорода и 50 процентов окиси углерода или по весу 6 процентов водорода и 94 процента окиси углерода. Обыкновенно же водяной газ не имеет этого состава; он содержит, кроме названных составных частей, некоторую примесь угольной кислоты, азота и болотного газа. Мы увидим ниже, что состав водяного газа изменяется как по способу добывания, так по горючему материалу, употребляемому для добывания газа. Факт получения горючего газа через разложение водяного пара раскаленным углем открыт был итальянским ученым, профессором Фелицием Фонтана, жившим в 1730-1805 г. Несмотря на давность этого открытия, В. газ только в последние 15-20 лет, и то преимущественно в Америке, получил большое распространение как для освещения, так и для технических целей. Прежде чем описать различные способы и аппараты, употребляемые для добывания В. газа, рассмотрим сперва его физические и химические свойства, благодаря которым он справедливо оспаривает свое преимущество перед другого рода газообразными топливами, как-то: каменноугольным и генераторным газами. Водяной пар при прохождении через раскаленные угли разлагается, при чем образуется водород, окись углерода и угольная кислота. Количество последней зависит от температуры, при которой происходит разложение. При 500° происходит полное разложение на водород и углекислоту, а при 1000-1200° на водород и окись углерода, так что процесс образования В. газа следует себе представить таким образом, что первоначально происходит образование водорода и угольной кислоты, которая затем при достаточно высокой температуре в прикосновении с углем переходит вполне в окись углерода [СО2 + С = 2CO, а вначале: С + 2Н2О = 2Н2 + СО2, следовательно в сумме: С + Н2О = H2 + СО]. Хотя в газовой смеси, составляющей В. газ, находится небольшое количество угольной кислоты и азота, но отличительные качества В. газа обусловливаются двумя главными составными частями его: водородом и окисью углерода. Поэтому при определении нагревательной способности В. газа и количества развиваемых единиц тепла (калорий) нужно иметь в виду количества тепла, развиваемого при сгорании водорода в воду и окиси углерода в угольную кислоту. Единственная затрата теплоты, которая происходит при образовании В. газа, — это на превращение воды в парообразное состояние, на что, по Науману, затрачивается около 8%, так что 92% тепловой способности употребленного для добывания водяного газа углерода содержится в В. газе. На основании этого считают, что при В. газе наивыгоднейшим способом утилизируется тепловая способность углерода. Это мнение оспаривает преимущественно Лунге, который говорит, что В. газ нужно сравнивать не со сгоранием угля в печи, а с генераторным газом, который перед его употреблением не охлажден, как принимает Науманн, до температуры окружающего воздуха, а который непосредственно из генератора поступает в то место, где он должен быть сожжен. При таких условиях генераторный газ, по мнению Лунге, представляет более выгодную утилизацию тепловой способности углерода, чем В. газ [Термохимические данные, относящиеся до В. газа, и сравнение его с другими видами газообразного и твердого топлива, будут приведены в статьях: Горючие материалы, Топливо, Термохимия и Калориметрия. — Δ.]. Сравнение В. газа с другими по температурам горения показывает, что более высокую температуру горения дает В. газ. Температура горения будет: для светильного газа — 2700°; для генераторного газа — 9350°; для водяного газа — 2859°; для водорода — 2669°; для окиси углерода — 3041°. Лунге справедливо замечает, что при этом делается предположение, которое на практике не имеет места, что генераторный газ и воздух, в котором он сгорает, имеют обыкновенную температуру, между тем как на практике температура генераторного газа и воздуха обыкновенно бывает 800-1100°. Тем не менее, тепловой эффект, который производит В. газ, гораздо значительнее, чем даже нагретого до такой высокой температуры генераторного газа [тем более, что в регенеративных топках воздух, потребный для гореня газообразных видов топлива, нагревается на счет тепла, теряющегося из топки, водяной же газ дает выходящим продуктам горения высшую температуру. — Δ.]. Пламя В. газа незначительно, но в нем плавится платиновая проволока, накаливается сильно магнезиальное тело, испуская яркий белый свет, чего нельзя достичь ни светильным каменноугольным газом, сжигая его в бунзеновской горелке, ни генераторным газом. Пламя В. газа сравнительно с пламенем светильного газа имеет незначительную поверхность, которая почти в 6 раз меньше поверхности пламени светильного газа при равных объемах вытекающих газов. Вследствие меньшей поверхности пламени В. газа оно охлаждается через лучеиспускание весьма незначительно. Эти свойства В. газа и делают его выгодным и удобным источником теплоты, которым техника, как увидим ниже, в последнее время воспользовалась в больших размерах. Но, с другой стороны, благодаря своему химическому составу, т. е. большому содержанию окиси углерода, В. газ встречает много затруднений для более широкого распространения и применения; хотя техника и выработала уже известные правила предосторожности при употреблении В. газа на фабриках и в мастерских, тем не менее все-таки опасения отравиться В. газом еще очень велики. Известно, что окись углерода — газ ядовитый, производящий порчу крови и припадки угара.

Способов добывания или приборов, которые служат для добывания В. газа, очень много, как это видно из многочисленных привилегий, выданных за последние 15 лет. Мы здесь опишем два способа: один, употребляемый в Эссене на заводе Шульце-Кнауда и К° для добывания чистого В. газа с целью употребления его для металлургических целей, и способ Лоу (Löwe), наиболее распространенный в С.-Американских Штатах для добывания карбюрированного В. газа с целью освещения. Кроме того, эти два способа отличаются между собою тем, что в немецких аппаратах для добывания В. газа берут коксовую мелочь (Kleincoke) с большим содержанием золы, обыкновенно с 15-20%. В приборах же Лоу, как во всех приборах, употребляемых в Америке для добывания В. газа, горючим материалом служит антрацит. Но все способы добывания В. газа основаны на одном принципе, именно В. газ добывают в шахтных печах, генераторах, которые засыпают тем или другим горючим материалом, причем самый способ добывания распадается на два периода, непосредственно сменяющие друг друга через известные промежутки времени. Сначала в шахтную печь снизу вдувают атмосферный воздух, который вызывает усиленное горение кокса или антрацита и накаливает их до белокалильного жара. Этот период называют горячим дутьем (Warmblasen), при чем получают обыкновенный генераторный газ. Потом вдувание воздуха приостанавливают и через раскаленный горючий материал пропускают водяной пар, через разложение которого образуется В. газ. Этот последний период называется холодным дутьем (Kaltblasen), и он продолжается до тех пор, пока вследствие охлаждения, происходящего при разложении водяного пара [Реакция C+Н2О=CO+H2К на фигуре 1, изображающей аппарат, употребляемый в Эссене ив Витковице в Австрии и назначенный преимущественно для приготовления В. газа из дешевого горючего материала, т. е. отбросов каменного угля и кокса. сопровождается истощением 29 тыс. калорий, если вода взята в состоянии пара, а потому ведет к охлаждению. — Δ.], температура горючего материала не понизится до такой степени, что разложение водяного пара прекратится; тогда вновь начинают горячее дутье для того, чтобы привести горючий материал опять до белого каления. Употребляя для добывания В. газа кокс, немецкие техники дали приборам для В. газа такое устройство, которое дозволяет удобно и легко освобождать генератор от образующихся в большом количестве золы и шлаков, а также сохранить футеровку (или внутреннюю обкладку из огнепостоянного кирпича) генератора от порчи. Эта последняя задача достигается устройством особого кольцеобразного сосуда, наполненного водою, водяного кольца, находящегося снаружи на нижней части генератора. Это кольцо обозначено буквою

водяной газ 1.jpg

Фиг. 1. Прибор, применяемый в Эссене для получения водяного газа.

Употребляя дешевый горючий материал, необходимо насыпать его высоким слоем в генератор, вследствие чего приходится производить дутье под высоким давлением, при котором должны быть приняты все предосторожности, дабы не могло произойти взрыва через образование смеси В. газа с вдуваемым воздухом. Этими обстоятельствами обусловливается несколько усложненное устройство аппарата, заключающееся в применении различного рода клапанов, вентилей и заслонок, обеспечивающих разъединение отдельных частей аппарата. Главные части этого аппарата составляют генератор и скрубер [Скрубером называется прибор, служащий для очищения газа и отделения из него смолистых и других сжижающихся и твердых подмесей. Генератором называется шахтная (вертикальная) печь, производящая горючий газ. Газгольдером называется сосуд (газометр), в котором собирается горючий газ.]. Генератор снабжен охлаждающим кольцом К, стенки которого постоянно омываются притекающею холодною водою. Столб горючего материала под охлаждающим кольцом имеет форму конуса, так что образуется свободное кольцеобразное пространство А. В этом пространстве во время горячего дутья происходит равномерное распределение вдуваемого воздуха. При образовании В. газа он также поступает в это пространство. Далее на фигуре 1 буквы: В — обозначает выходное отверстие для образующегося во время горячего вдувания (разжигания) генераторного газа, G — клапан для генераторного газа, D — входное отверстие для пара, V — клапан, посредством которого приток пара может быть приостановлен, Е — засыпная воронка с крышкой e1 и грушевидным запором е2. Во время горячего дутья верхняя часть охлажденной водою заслонки так установлена, что воздушный канал сообщения с генератором, клапан d, открыт, также клапан для генераторного газа G открыт, канал g,V закрыты. Напротив, во время производства газа закрыты G и d ; верхняя часть заслонки, охлаждаемая водою, закрывает канал, по которому происходит вдувание воздуха и восстановляет сообщение генератора со скрубером. Таким образом сообщение между газгольдером и генератором прерывается только в скрубере столбом воды w высотою в 100 мм. Как видно из рисунка, при помощи вала W и шестерни W2, приводимых в действие посредством рукоятки H, отпирание и запирание соответствующих клапанов и заслонок производится одновременно одним рабочим, повертывающим рукоятку Н. ведущий в скрубер, равно как клапан

водяной газ 2.jpg

Фиг. 2. Поперечный разрез прибора, изображенного на фиг. 1.

Для приведения в действие генератора поступают следующим образом: на огонь, разведенный дровами, засыпают в генератор около 700 кг кокса, причем тотчас начинают дутье под давлением 55 мм. Затем продолжают засыпать коксом генератор и по мере того, как возрастает слой кокса, увеличивают силу дутья воздуха. Когда генератор вполне наполнен, что продолжается около 1 1 /2 часа, тогда вдуванье воздуха должно иметь давление в 440 мм водяного столба. Первоначально получаемый генераторный газ дурного качества, содержит много воздуха; но коль скоро он достиг надлежащего качества, его отводят под котел, где на колосниках поддерживается топка углем. По наполнении генератора и приведении в раскаленное состояние горючего материала открывают путь к газгольдеру и начинают холодное дутье, т. е. вдуванье водяного пара. Затем пять минут попеременно вдувают водяной пар и затем 10 минут воздух. Таким образом можно работать в продолжение двух часов, после чего нужно удалить шлаки из охлаждающего кольца. При хорошем горючем материале это удаление шлаков продолжается 20 минут, при дурном — дольше. При употреблении весьма хорошего материала нужно удалять шлаки только через 3-4 часа.

В только что описанном аппарате, которые европейское общество водяного газа в Дортмунде строит различных размеров, на производство 300, 500 и 1000 куб. м В. газа в час, как мы видели, кроме В. газа утилизируется и генераторный газ. Из одного килограмма углерода (в виде 1,2 кгрм. кокса) средним числом в аппарате, производящем 300 куб. м газа в час, получается 1 куб. м В. газа и 4 куб. м генераторного газа. Состав их следующий:

Переход на водород

Технологические решения для широкого использования самого эффективного топлива уже существуют

Водород — это самое энергоемкое и легкое вещество из всех видов топлива. Его производство не относится к инновациям — он производился миллионами тонн еще в советские времена, когда его использовали для производства аммиака для получения азотных удобрений.

Экспериментальная установка Wendelstein 7-X для исследования управляемого термоядерного синтеза. Грайфсвальд (Германия)

Фото: Getty Images

Экспериментальная установка Wendelstein 7-X для исследования управляемого термоядерного синтеза. Грайфсвальд (Германия)

Фото: Getty Images

Водород и сегодня используют для производства удобрений, повышения качества бензина, улучшения свойств стали, а также в пищевой промышленности для производства маргарина и твердых кондитерских жиров методом гидрогенизации растительных масел. Без него не обходятся все процессы гидроочистки, гидрообессеривания, гидрокрекинга, регенерации катализаторов. Его также широко применяют для охлаждения генераторов на электростанциях.

С тех пор как появилась перспектива перехода на водородную энергетику с углеводородной, потребность в водороде увеличилась на порядки. Сегодня эта перспектива стала реальностью, поскольку примерно десять лет назад была решена одна из основных проблем с его хранением для дальнейшего использования в качестве автомобильного топлива. Вместо тяжелых, дорогих и небезопасных стальных баллонов для сжатого под высоким давлением водорода стали применять легкие композитные емкости из углепластика, которые прекрасно помещаются в легковых автомобилях. Кроме того, стало возможным получать водород прямо по месту употребления. Появление таких технологий зажгло для водородной энергетики зеленый свет.

Около 20 лет назад во всем мире начали появляться автомобили на водороде, и бывшие выставочные центры пилотных моделей превратились в салоны-магазины серийных образцов. Количество автомобилей на водородном топливе сегодня исчисляется тысячами. Их стоимость составляет около $50–60 тыс. Серийные автомобили на водороде есть у Toyota, Hyundai, Honda. Предсерийные образцы тестируют Audi, Mercedes, BMW, Mazda, Ford и ряд других производителей. Все технические препятствия, столько десятилетий казавшиеся непреодолимыми, пройдены за считаные годы, и теперь вопрос только в экономической целесообразности для массового потребителя. В России такой автомобиль приобрел себе житель Красноярска, но в связи с отсутствием заправок в своем городе перевез машину в Москву и получает топливо в одном из научных институтов.

Как получить водород?

Для развития водородной энергетики нужно будет на государственном уровне решить вопрос, в каком виде доставлять водород к месту его получения. Дело в том, что водород содержится в очень многих видах ископаемых топлив.

«Наиболее дешевый водород получается методом паровой конверсии метана,— рассказывает заведующий отделом гетерогенного катализа Института катализа СО РАН Павел Снытников.— Другой способ — из аммиака. Для его транспортировки, как и для природного газа, в нашей стране даже существует трубопровод, так как аммиак сжижается всего при давлении 8,5 атмосферы. Третье решение — перевозка будущего водорода в виде метанола. В Китае метанол используют как автомобильное топливо. Но в России против метанола почему-то предубеждение, по-видимому, в связи с тем, что с давних пор у нас простой народ пил все, что горело, в том числе и метанол, и люди лишались зрения».

А вот получать его лучше всего там же, где будут потреблять, чтобы уйти от проблем транспортировки чистого водорода. Чтобы использовать водород, например, как автомобильное топливо, нужно закачать его в баллоны под давлением 700 атмосфер. Правда, на сжатие нужна дополнительная энергия. Не меньше энергии требуется на сжижение водорода, так что один из подходящих способов его транспортировки — это перевозка в химически связанном состоянии, например в виде метана, из которого водород должен производиться там же, где будет использоваться. То есть до заправки везут метан, а уже на самой заправке устанавливается небольшое производство, например, конвертер метана в водород. Но этот способ не очень хорош для экологии, поскольку на небольших производствах сложно обеспечить качественную очистку выбросов. Зато экономически он себя вполне оправдывает. Опыт Японии, Кореи и ряда других стран показал, что километр пробега на водороде выходит не дороже бензина. 4 кг водорода, закачанного в баллон, хватает примерно на 800 км пути обычного седана.

Получать водород можно практически из любого углеводородного топлива: из бензина, дизельного топлива или пропан-бутановых смесей. В Институте катализа им. Г. К. Борескова СО РАН ведется работа по гранту РНФ по тематике получения водорода из дизельного топлива. Также разрабатываются методы получения водорода даже из органических носителей, например из бор-гидридов. Главные задачи на будущее развитие водородной энергетики — это не только получение водорода, но и его хранение. Жидкий водород можно хранить только при низких температурах, поэтому его использовали только в критически важных областях, например, как ракетное топливо.

Если отвлечься от автомобилей и обратить внимание на энергообеспечение более крупных стационарных объектов, например жилых или промышленных комплексов, то вся идеология водородной энергетики строится на ее связке с другими источниками энергии. Например, с возобновляемыми — гидро-, ветряными, солнечными электростанциями или с крупными атомными электростанциями. Производство такой энергии идет в одном режиме, а тратится потребителями она в другом, поэтому, когда есть излишки энергии, ее можно тратить на получение водорода даже из обычной воды методом электролиза.

Голубая мечта о зеленом водороде

Электролиз — это способ получения водорода из воды, который, к сожалению, требует больших энергозатрат, поэтому он оправдан только в тех случаях, когда вырабатываемую энергию необходимо запасти, пусть даже и с невысоким КПД. Лучше всего использовать для этого источники, где постоянно возникают достаточно большие излишки энергии. Емкости аккумуляторов для ее сохранения не хватает, кроме того, аккумуляторы быстро разряжаются, а полученный методом электролиза водород — это гарантированный запас энергии, можно сказать, воплощение мечты о чистой энергии, так называемом зеленом водороде. К сожалению, пока всего 2% общего объема водорода в мире производится методом электролиза. 75% водорода получают из природного газа и 25% — сжиганием угля. Цены топлива, полученного по этим технологиям, также несопоставимы: $1,7 за 1 кг водорода из природного газа и $5–10 за водород, полученный электролизом. Впрочем, стоимость зависит от источника энергии. Например, от энергии АЭС зеленый водород вдвое дешевле ($3–5), чем от возобновляемых источников энергии.

Основные организации в России, заинтересованные в получении водорода — это компании «Росатом» и «Газпром». Атомные электростанции нуждаются в сохранении избытка энергии в виде водорода и дальнейшего его использования. А добывающая компания хочет перерабатывать природный газ в водород, имея соответствующие установки непосредственно в местах использования, например на автомобильных заправках. Для решения проблемы транспортировки водорода можно переводить его в спирты — метанол, диметиловый эфир, чтобы получать из них водород, что называется, «по требованию» для дальнейшего использования на энергоустановках. Это химия получения водородсодержащих компонентов, и она достаточно хорошо освоена.

Водяной газ — Water gas

Водяной газ — это смесь окиси углерода и водорода, полученная из синтез-газа . Синтез-газ — полезный продукт, но требует осторожного обращения из-за его воспламеняемости и риска отравления угарным газом . Реакция конверсии водяного газа может быть использована для окисления окиси углерода при производстве дополнительного водорода, в результате чего водяного газа.

СОДЕРЖАНИЕ

Производство

Синтез-газ получают путем пропускания пара над раскаленным углеродным топливом, таким как кокс :

ЧАС
2 О + С → Н
2 + CO (ΔH = +131 кДж / моль)

Реакция эндотермическая , поэтому топливо необходимо постоянно подогревать, чтобы реакция продолжалась. Для этого вводят воздушный поток, который чередуется с потоком пара, чтобы произошло сгорание углерода.

О
2 + C → CO
2 (ΔH = -393 кДж / моль)

Теоретически для производства 6 л водяного газа требуется 5 л воздуха.

Или, в качестве альтернативы, чтобы предотвратить загрязнение азотом, энергия может быть получена за счет использования чистого кислорода для сжигания углерода до монооксида углерода.

О
2 + 2 C → 2 CO (ΔH = -221 кДж / моль)

В этом случае из 1 л кислорода будет получено 5,3 л чистого водяного газа.

История

Реакция конверсии водяного газа была открыта итальянским физиком Феличе Фонтана в 1780 году.

Водяной газ производился в Англии с 1828 года путем продувки пара через раскаленный кокс.

Гидрокарбонат (газ)

Гидрокарбонат — это устаревший химический термин для водяного газа, состоящего из монооксида углерода и водорода, образующегося при пропускании водяного пара над расплавленным коксом . Гидрокарбонат был классифицирован как искусственный воздух и исследован на предмет терапевтических свойств врачами восемнадцатого века, в том числе Томасом Беддо и Джеймсом Ваттом . Термин гидрокарбонат был введен Томасом Беддоусом в 1794 году. Его не следует путать с современным названием «гидрокарбонат» для бикарбонат- иона.

Между 1794 и 1802 годами такие врачи, как Тибериус Кавалло и Дэвис Гилберт, экспериментировали с гидрокарбонатом в качестве обезболивающего и обезболивающего. Хамфри Дэви, как известно, вдохнул три литра гидрокарбоната в Пневматическом институте и чуть не умер, «погрузившись в аннигиляцию»; Дэйви выздоровел через два дня и пришел к выводу, что вдыхание большего количества гидрокарбоната могло «немедленно уничтожить жизнь, не вызывая никаких болезненных ощущений». Окись углерода обладает наркотическим действием, поэтому ученые, вероятно, испытывали отравление угарным газом.

Заболевания, которые лечатся гидрокарбонатом, включали: туберкулез , воспаление , астму , мокроту , кровохарканье , пневмонию , гидроторакс , спазм и другие показания. Многие заболевания, которые лечатся с помощью гидрокарбоната, активным ингредиентом которого был окись углерода, в настоящее время исследуются с использованием современных методов биомедицинских исследований для определения терапевтического потенциала окиси углерода. Например, Джеймс Линд признал, что гидрокарбонат эффективно лечит воспаление легких; Доставка окиси углерода через протокол ингаляции или молекул, высвобождающих окись углерода, имеет значительные доклинические данные, указывающие на эффективное лечение воспаления. Новаторская работа по исследовательскому применению гидрокарбоната в медицине является важным источником для разработки современных лекарств.

Джеймс Ватт предположил, что гидрокарбонат может действовать как «противоядие от кислорода в крови» в 1794 году, и предупреждал о токсичности передозировки до открытия окиси углерода (1800) и гемоглобина (1840). Несмотря на наблюдение Ватта, широко распространено мнение, что Клод Бернар впервые описал механизм отравления угарным газом, описав сродство угарного газа к гемоглобину, вытесняющему кислород, чтобы вызвать асфиксию примерно в 1857 году.

Газовый процесс Лоу

В 1873 году Thaddeus SC Lowe разработал и запатентовал процесс водяного газа, с помощью которого можно было генерировать большие количества газообразного водорода для бытового и коммерческого использования в отоплении и освещении. Этот газ служил более эффективным топливом для обогрева, чем обычный угольный или коксовый газ, который использовался в коммунальном хозяйстве. В процессе использовалась реакция конверсии водяного газа:

CO + H
2 O → CO
2 + H
2

Процесс был открыт при пропускании пара высокого давления над раскаленным углем , основным источником коксового газа. Процесс Лоу улучшил дымоходные системы, благодаря которым уголь мог оставаться перегретым, тем самым поддерживая стабильно высокий запас газа. В результате реакции образовывались диоксид углерода и водород, которые после охлаждения и « промывки » давали газообразный водород.

Этот процесс дал толчок развитию газовой промышленности, и заводы по газификации были быстро построены вдоль восточного побережья Соединенных Штатов. Подобные процессы, такие как процесс Габера-Боша , привели к производству аммиака (NH 3 ) путем объединения азота , содержащегося в воздухе , с водородом. Это стимулировало развитие холодильной промышленности, которая долгое время использовала аммиак в качестве хладагента . Проф. Лоу также владел несколькими патентами на машины для производства искусственного льда и имел возможность вести успешный бизнес в области холодильного хранения, а также продуктов, работающих на газообразном водороде.

Вариации

Карбюраторный водяной газ

Водяной газ имеет более низкую теплоту сгорания, чем угольный газ , поэтому теплотворная способность часто повышалась за счет пропускания газа через нагретую реторту , в которую распылялось масло. Полученный смешанный газ был назван карбюраторным водяным газом . Средний состав карбюрированного водяного газа следующий: H 2 = 34-38%; CO = 23-28%; насыщенный углеводород = 17-21%; ненасыщенный углеводород = 13-16%; CO 2 = 0,2-2,2%; N 2 = 2,5-5,0%. Он используется как источник тепла, так как имеет высокую теплотворную способность.

Полуводяной газ

Полуводяной газ — это смесь водяного газа и генераторного газа, полученная путем пропускания смеси воздуха и пара через нагретый кокс. Тепло, выделяемое при образовании генераторного газа, поддерживает температуру кокса на достаточно высоком уровне, чтобы образовался водяной газ.

Реакция конверсии водяного газа

Чистый водород может быть получен из водяного газа с использованием реакции конверсии водяного газа после последующего удаления диоксида углерода, образующегося при реакции моноксида углерода с водой.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: