Известно — производство водорода из воды это энергозатратный процесс. На выделение водорода нужно потратить в 3-4 раза больше энергии чем мы потом получим с выделенного водорода. По этой причине машины на топливных элементах сложны и дороги ($60 000), а производство и хранение водорода целая индустрия которая врядли станет массовой ближайшие десятилетия.Здесь хочу рассказать о возможном способе получения водорода с помощью автомобильного газогенератора и попутного его использования для езды машины на дровах — увеличивая тем самым мощность двигателя и уменьшая расход дров.
Откуда взять энергию на расщепление воды
При работе автомобильного газогенератора выделяется очень много тепла. В среднем при горении 1кг дров (данные усредненные) выделяется 4кВт энергии. Четверка жигули за час сжигает от 20кг дров, газ 24 — от 35кг.
Температура газа после реактора около 900 градусов, на выходе из бункера 100-400 (бункер развеивает жар в атмосферу).
От себя скажу, что во время испытания своей четверки на дровах за метр от газогенератора жар стоял как возле раскаленной буржуйки. В общем тепла сбрасывается в атмосферу много. Плюс мы обязаны охлаждать газ по максимуму тоже вынужденно сбрасывая киловатты тепла в атмосферу.
Можно попробовать эту энергию использовать с пользой — производя с её помощью водород.
В этом нам поможет железная стружка или старые метизы (гвозди, болты, гайки).
Снимая жар с стенок газогенератора (это можно делать как извне, так и изнутри) мы делаем 2 полезных дела — охлаждаем конечный газ который должен поступать в двигатель как можно более холодным (для наполнения цилиндров более богатой смесью) и одновременно увеличиваем процентное содержание полезного газа в смеси.
Нагревая воду до состояния перегретого пара (испытания в СССР для газогенераторов с подачей воды показали что оптимальная температура 300 градусов) мы пропускаем её через любое железо. Желательно чтобы оно было мелко нарублено — оптимальный размер «щепа». Это связано с площадью поверхностного натяжения (большие щели плохо).
Кислород обожает железо, пропуская через него перегретый пар мы осаждаем кислород на железе и получаем большое количество оторвавшегося водорода. Водород идет по трубам в карбюратор автомобиля смешиваясь с газом сделанным из древесины.
Ржавчина осаждается очень просто — во время езды автомобиль трясет и ящик с ржавыми метизами трясется осаждая ржавчину на дне — все что нужно сделать это вварить шаровый кран в днище для осыпания ржавчины или промывки.
Даже незначительное повышение полезного газа в составе древесного газа значительно увеличит мощность двигателя.
Вот такой состав полезного газа из того что засасывает двигатель.
Метан 1-4%
Угарный газ 16%
Водород 13%
Остальное балластовые газы — недореагировавший углекислый газ около 5%, азот 50-60%.
Мы видим, что полезного газа около 30%, остальные 70% впустую заходят двигатель занимая ненужное пространство.
По этой причине машины на дровах (в статье идет речь именно о дровах как топливе не беря в расчет древесный уголь или каменный там все по другому) теряют до 35% мощности от бензиновой.
Теперь мы можем увеличить число полезного газа.
Но опять же есть некоторые «но». Дело в том что большое количество водорода вредно для поршней. Водород это газ с очень быстрым фронтом распространения пламени в 5-6 раз быстрее чем у метана. Метан «медленно» загорается по этой причине при переводе машины на метан нужно выставлять еще более раннее зажигание чем на бензине на как минимум на 10 градусов в противном случае часть метана будет гореть не в цилиндрах, а в выхлопной трубе.
Водород же напротив хорош для создания водородной бомбы с быстрым разрушительным эффектом, а вот на двигатель он влияет плохо — могут возникнуть микротрещины в поршнях и других деталях.
Я подымал этот вопрос в общении с отечественными академиками и они навели меня на мысль о покрытии двигателя наноматериалами изнутри. Некоторые из них разрабатывали смеси, которые покрывали детали двигателя защитной пленкой которая могла бы помочь в защите ДВС от разрушительного свойства водорода. Но это пока теория не проверенная практикой — если кто либо из читателей знает о применяющихся способах защиты от такого эффекта — напишите.
Жду полезных советов.
Комментарии (21)
Makemake
13.09.2015 13:51+1Водород же напротив хорош для создания водородной бомбы с быстрым разрушительным эффектом, а вот на двигатель он влияет плохо — могут возникнуть микротрещины в поршнях и других деталях.
Бомба тут причем? В водородной бомбе водород не горит с кислородом и образованием воды. А в двигателе он именно просто горит. Чем это более разрушительно чем например горение паров бензина?
Кислород обожает железо, пропуская через него перегретый пар мы осаждаем кислород на железе и получаем большое количество оторвавшегося водорода.
Вот про это поподробнее пожалуйста. Чтобы оторвать водород от кислорода в воде надо затратить энергию. Откуда она должна браться? Видимо из тепла пара. Вы проводили расчеты енергии? Вот тут говорят что это довольно сложный и энергетически затратный процесс.
slagunov
13.09.2015 14:04-2что вы мне высылаете книгу на английском по водороду предлагаете её перечитать? — если нашли где это «сложно» пишите поконкретнее,
а пока есть факт — перегретый пар + железо = водород; температура реакции с хорошим выходом от 700 градусов/
Где тут сложное?Makemake
13.09.2015 14:09У вас закрытый цикл с железом типа Lane hydrogen producer или железо постоянно расходуется? Какие у вас расчеты расхода во втором случае или расчеты енергии в первом.
Еще оветьте пожалуйста на вопрос про бомбу.slagunov
13.09.2015 14:12ок, тогда жду от вас ответа и на мой вопрос по «сложности процесса» из вашей английской книге, почему по вашему это сложно
о бомбе я написал чтобы подчеркнуть скорость распространения фронта пламени — высокую реакционную способность водорода
Да железо все время расходуется. Никто восстанавливать его не собирается.Makemake
13.09.2015 14:27+4Пожалуй главная тут сложность, что для получения водорода таким путем надо затратить порядка 30кДж/моль и надо постоянно подкладывать новое железо. А если подкладывать старые гайки и болты, то они скорее всего всего уже будут покрыты слоем оксида и в реакцю не вступят.
Fe + 4/3 H2O = 3Fe3O4 + 4/3H2
Вот формула вашей добычи водорода. По ней видно что из одного моля железа вы получите 4/3 моля водорода. В пересчете на граммы это 1 грамм железа = 0.018 грамм водорода. Тоесть надо будет много железа с собой возить.slagunov
13.09.2015 14:45+1С 1-го килограмма вступившего в реакцию железа получается 18 грамм водорода.
В 1м3 (переводим в м3 газа) 89 грамм водорода.
выходит чтобы получить 1м3 нам нужно чтобы прореагировало 4.49 кг железа
Если учесть что четверка жигули на дровах потребляет 47м3 газа в час при условии что она едет по трассе с максимальной скоростью 90 км в час (полной нагрузкой) и из состава этого газа 70% бесполезного, а в работе участвует только 30%, то добавив 1м3 водорода в эту смесь с 4.49кг прореагировавшего железа мы увеличим мощность на 2.12% и естественно сократим расход дров на 0.5 кг в час.
Если нет ошибки в расчетах.
rusec
13.09.2015 22:09+9Пять кило металлолома для экономии в пол кило дров? Точнее, десять, вряд ли прореагирует больше половины?
Выгоднее металлолом сдать, на вырученные деньги купить дров и не мучаться. Дрова стоят в несколько раз дешевле, экономия получится в десятки раз.
Segrio
14.09.2015 11:37+1Предлагаю автору собрать газоанализатор на ардуине:) и написать об этом статью. Думается мне, сразу станет легче оценивать кпд тюнинга.
TimID
15.09.2015 01:22«Водородная» бомба — это придумка СМИ. На самом деле он «дейтериевая» — на «тяжелых» атомах изотопа водорода (нейтрон+протон). В мировом океане тяжелой воды (официальный термин) примерно одна сотая процента. Точнее, самого дейтерия относительно протия — «обычного водорода».
Поскольку газогенератором их разделить невозможно, то… будет максимум «хлопушка» или «надуватель шариков».
slagunov
13.09.2015 14:56Продолжаю мысль. Конечно в реакцию вступят только верхние слои железа, а внутренние (например середина гвоздя или болта) не вступят.
Лучшая площадь поверхностного натяжения у колец рашига — форма гайки с тонкой стенкой (идеал пропиленная насквозь тонка короткая трубка).
В нашем случае площадь поверхностного натяжения будет хуже. По этой причине чтобы прореагировало 4.49 кг железа нам надо его в три, а то и более раз, т.е. от 15 кг возить с собой.
Meklon
13.09.2015 16:34+2Чувство, что топливо убыточно из-за своего веса. Железо тяжёлое. Выкиньте из расчётов газ, оставьте только водород. Какой удельный эффект от железа получится? Он свой вес вообще столкнуть может?
Meklon
13.09.2015 16:40+1А, ну и в отличие от нормального топлива, железо не становится легче в процессе расхода. Вы продолжаете тянуть балласт.
REPISOT
14.09.2015 06:16+2И еще. Не мог пропустить.
навели меня на мысль о покрытии двигателя наноматериалами изнутри
нигде не пишите наноматериалы, если не готовы указать характерный размер частицы. Сейчас (после всяких чубайсов со сколково) это воспринимается не лучше гомеопатии.
rtzra
14.09.2015 07:38Дров можно нарубить в любом лесу, а вот железо — или запас с собой возить (но тогда каковы затраты на его перевозку да и место занимает) или на месте искать.
Carry
14.09.2015 08:00+1Предположу, что практическая польза от гвоздей не в производстве водорода, а в удалении серных и других кислот из газа.
Водород — как бонус.
BubaVV
То есть железо тоже выступает топливом, потому что необратимо переходит в оксид
slagunov
да железо выступает топливом
dimas9009
Вынужден с вами не согласиться. Наверное железо в данном случае — катализатор. Катализатор это тоже расходный материал, но не само топливо
urbain
Вынужден не согласиться с вами.
Это не катализатор, т.к. катализатор должен выходить из реакции, не образуя продуктов, а оксид железа в данном случае вполне себе продукт реакции.
dimas9009
Да, наверное я соглашусь с вами.
Это если говорить про классический катализатор. Есть конечно варианты когда сложный катализатор может не выходить из реакции в первоначальном состоянии (т.е. образуются некоторые побочные соеденения). И катализатор будет расходным материалом.
Но здесь без железа реакця при таких условиях явно не пойдёт.