Вода, как источник электрической энергии

Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что вода является источником не только тепловой энергии и энергии, заключенной в водороде и кислороде, но и источником электрической энергии. Вспомним мощь грозовых разрядов. Они являются источником электрической энергии, генерируемой из воды в облаках. Теперь можно сказать, что мы вплотную приблизились к моделированию и управлению этими разрядами в лабораторных условиях.

Структуру молекулы воды с полным набором электронов названа нами заряженной структурой (рис. 219, а). Существуют возможности формирования молекулы воды не с десятью электронами, а с девятью (рис. 219,b) или с восьмью (рис. 219, c).

Если молекула воды потеряет один электрон атома водорода (рис. 219, а справа), то такую модель назовем полу заряженной (рис. 219, b). Если же молекула воды потеряет два электрона и , принадлежавших двум атомам водорода, то она станет разряженной (рис. 219, с).

Рис. 219: а) схема заряженной молекулы воды; b) схема полузаряженной молекулы воды; с) схема разряженной модели молекулы воды

Главные различия между заряженной (рис. 219, а) и разряженной (рис. 219, с) молекулами воды заключаются в том, что в ячейках первого и второго (осевых) электронов атома кислорода заряженной молекулы воды находятся по два спаренных электрона, а в разряженной молекуле воды (рис. 219, с) - по одному электрону и поэтому у нас есть основания назвать их не спаренные электроны.

Если гипотеза о разном количестве электронов в молекулах воды подтвердится, то этот факт окажется решающим при получении электрической энергии при электролизе воды. Он определит причину положительных и отрицательных результатов многочисленных экспериментов, которые ставились для проверки факта существования электрической энергии при электролизе воды и при явлениях её кавитации. Если вода содержит больше заряженных молекул, то эксперимент даст положительный результат. При большем количестве разряженных молекул результат будет отрицательный. Примерные расчеты показывают наличие разницы в массе одного литра заряженной и разряженной воды. Её можно зафиксировать современными измерительными приборами.

Количество кулонов электричества, которое генерируется в одном литре воды при потере каждой молекулой воды лишь одного электрона, будет равно произведению числа Авагадро на количество молей молекул воды в одном литре

Кулонов. (383)

Учитывая, что один ампер-час составляет 3600 кулонов электричества, находим минимальную электрическую ёмкость одного литра воды

Ач. (384)

Экспериментальные исследования также показывают, что при определенных режимах плазменного электролиза воды в электролитическом растворе формируется электрический потенциал, значительно превышающий потенциал, подводимый к раствору. В результате этого в электролитическом растворе генерируется электрическая энергия, превышающая электрическую энергию, вводимую в раствор.

Анализ энергий связи между электронами и протонами атомов водорода в кластере из двух молекул воды (рис. 219) показывает возможность реализации различных вариантов разрыва этих связей.

В обычных условиях рвется связь между двумя протонами и , принадлежащих атомам водорода в молекулах воды (рис. 220). Возможен одновременный разрыв связей и . В последнем случае выделяется молекула водорода. Реализация того или иного вариантов разрыва связей зависит от температуры среды, в которой находятся молекулы воды.

Рис. 220. Схема кластера из двух молекул воды

Если, например, молекулы воды находятся в парообразном состоянии в облаке, то реализация разрыва приведет к формированию в облике положительно заряженных молекул воды. В другом облаке, с другой температурой, возможен разрыв связей или и формирование в облаке отрицательно заряженных и ионов , из которых формируется водород, кислород и озон в процессе грозового разряда.

Поскольку реализация того или иного варианта разрыва связей зависит от температуры, то, зная энергии связей, мы сможем моделировать этот процесс и использовать его для получения электрической энергии из воды.

Наши исследования показывают, возможность значительного уменьшения затрат энергии на получение водорода из воды. Это позволит использовать водород и кислород, получаемый из воды для получения электрической энергии.

Сейчас считается, что основным потребителем водорода будут топливные элементы. Обусловлено это тем, что в результате экологически чистого процесса соединения водорода с кислородом в топливном элементе получается самая распространенная экологически чистая электрическая энергия. Главная проблема в этом деле – высокая стоимость топливных элементов (рис. 221).

Обратим внимание на факт, который остаётся незамеченным специалистами по топливным элементам. Эффективность топливных элементов зависит, прежде всего, от эффективности использования электрических возможностей самого водорода. Если учесть количество электронов, принадлежащих атомам водорода и участвующих в формировании электрической энергии топливного элемента, то эффективность физико-химического процесса этого элемента оказывается менее 1%. Проведем этот расчет для топливного элемента, генерирующего 30кВтч электроэнергии при расходе 2 кг (2/0,09=22,2 ) жидкого водорода в час. Поскольку моль газообразного водорода равен 22,4 литрам, то для выработки 30 кВтч электрической энергии надо израсходовать 22222,22/22,4=992,06 молей молекулярного водорода.

Рис. 221. Схема работы твёрдотопливного элемента

Напомним, что числом Фарадея называется величина, равная произведению числа Авагадро на заряд электрона . Измеряется эта величина в Кулонах (Кл) на один моль вещества

Кл/моль. (385)

Если все протоны 992,06 молей молекулярного водорода передадут свои электроны в электрическую сеть топливного элемента, то в результате сформируется Кулонов электричества. Это потенциальные возможности 22,2 молекулярного водорода. Как же используются эти возможности современными топливными элементами?

Рассматриваемый топливный элемент работает при напряжении 100 Вольт, поэтому при выработке 30кВтч в его электрической цепи циркулирует ток 30000/100=300 Ач. При 1 Ампер-часе расходуются 3600 Кулонов электричества, а при 300Ач - 1080000,0 Кулонов. Если потенциальное количество Кулонов электричества, содержащихся в 22,2 водорода (191437818,2 Кулонов), взять за 100%, то реальное количество Кулонов электричества, генерируемое топливным элементом, составит

. (386)

Вот где главные резервы повышения эффективности топливных элементов!

Главная причина очень низкой (0,57%) электрической эффективности топливного элемента - подача в него молекулярного водорода. Есть все основания надеяться, что минимум десятикратное увеличение этой эффективности - дело ближайшего будущего.

Специалистам, занимающимся исследованиями топливных элементов, следует обратить внимание на важность анализа воды, получаемой в результате работы топливных элементов. Мы уже показали, что молекулы воды могут содержать, как все 10 электронов (заряженная вода, рис. 219, а), так и 8 электронов (разряженная вода, рис. 219, с). Если вода чистая (без примесей), то должна существовать разница в весе одного литра заряженной и разряженной воды, которую можно легко обнаружить. Чем больше в воде, образовавшейся после работы топливного элемента, разряженных молекул, тем эффективнее используются в нем энергетические возможности водорода.

Приведенные расчеты показывают, что энергетические возможности водорода в топливных элементах используются пока лишь примерно на 0,6%. Увеличение этого показателя в 10 раз будет эквивалентно переходу на водородную энергетику во всех сферах человеческой деятельности.

Японские исследователи, зная результаты наших теоретических и экспериментальных исследований и имея неограниченное финансирование, уже реализовали процесс получения минимума электричества из воды. Они смогли подобрать материалы электродов, которые реализуют описанный процесс не в топливном элементе, а в электролизёре (рис. 222, а).

Эту технологию реализовала японская компания Genepax Co Ltd. Новые топливные элементы, разработанные компанией, названы "Water Energy System (WES).

На конференции Genepax демонстрировало электролизный электрогенератор с выходной мощностью в 300 Ватт. Электролизный электрогенератор был запущен в работу водяным насосом от сухой батареи. После того, как энергия начинает производиться электролизным электрогенератором, система переходит в рабочий режим с выключенным водяным насосом.

В настоящий момент топливная батарея выдает на выходе напряжение в 25-30 В. Всего в батарее около 40 топливных элементов по 0.5-0.7 В в каждом. Энергетическая плотность не менее чем . Площадка, на которой в каждом элементе происходит реакция составляет 10X10 см.

Рис. 222: а) фото японского электролизёра получающего электричество из воды; b) первый японский мини автомобиль, приводимый в

движение электролизным электрогенератором

Genepax изначально планировало развивать 500 ваттные системы, но испытало трудности в обеспечении материалами для МЕА, что привело к фокусированию на производстве, прежде всего 300 ваттных систем.

В будущем, компания планирует производить одно киловатные системы для использования в домах и электрокарах. Вместо того чтобы использовать чисто электрические машины, компания предлагает использовать МЕА, как генераторы для зарядки второй батареи во время езды. Конечно, начальные достижения японцев выглядят пока скромно, если учесть, что отделение от каждой молекулы воды одного электрона позволяет получить из каждого литра воды 1490 Ач. У обычных автомобильных аккумуляторов средняя величина этого показателя равна 60 Ач. Из этого следуют значительные теоретические резервы электричества в воде, но реализуется пока их мизерная часть. Увеличение этой части – в знании новой теории микромира.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Детальный анализ процессов нагрева и электролиза воды показал, что уже существуют действующие лабораторные модели импульсных нагревательных и электролизных элементов, уменьшающие расход энергии на нагрев и электролиз воды в десятки раз. Разработан и первичный импульсный электромеханический источник питания таких нагревательных и электролизных элементов. Это импульсный электромотор-генератор. Он выполняет функции вращающегося трансформатора. Роль первичной обмотки у него выполняет обмотка возбуждения ротора, а роль вторичной обмотки выполняет обмотка статора. Электромагнитные полюса ротора и статора позволяют управлять процессами их сближения и удаления, и таким образом - многократно уменьшать сопротивление вращению ротора при одновременном генерировании очень энергоёмких импульсов ЭДС самоиндукции, которые значительно увеличивают эффективность вращающегося трансформатора – электромотора-генератора по сравнению с обычным трансформатором.

У нас уже появилась уверенность в том, что первичными носителями всех видов энергии являются элементарные творения Природы. Она творит их из разряжённой субстанции, заполняющей всю Вселенную. Главные из них: электрон, фотон, протон, нейтрон. Электрон - главный носитель двух видов энергии: электрической и тепловой. Электрическую энергию он генерирует своим поведением, а тепловую – фотонами, которые он излучает при импульсных переходах из одного состояния в другое. Кроме этого, электрон преобразует свою электрическую энергию в механическую. И лишь недавно человек понял, что самым экономным процессом преобразования электрической энергии в механическую энергию является импульсный процесс. Первые четыре модели импульсных электромоторов-генераторов человек уже изготовил и испытал. Для изготовления и испытания пятой модели у государства не нашлось денег, а потомки напишут: «деньги были, но не хватило человеческого интеллекта у тех, кто распоряжался этими деньгами».