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).

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

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.

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).

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.

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.

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:

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.

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.

Какой газ используется в автомобилях в качестве топлива

Последнее обновление — 22 мая 2020 в 10:30

Основной альтернативой традиционному бензину или дизелю, является газомоторное топливо (ГМТ). Каким газом заправляют автомобили с ГБО, а также в чём отличие между ними вы узнаете из этой статьи.

Виды газового топлива

Условно ГМТ можно разделить по способу производства, агрегатному состоянию при использовании, хранении и транспортировке.

• CNG (compressed natural gas) – компримированный (сжатый) природный газ (КПГ)
• LPG (liquefied petroleum gas) – сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Менее распространённые варианты:

• LNG (liquefied natural gas) – сжиженный природный газ (СПГ)
• CBG (compressed biogas) или LBG (liquefied biogas) – биотопливо.

Природный газ

Природным газом принято считать метан. Добывается он из недр земли через подземные или подводные (морские) скважины. В первоначальном варианте топливо содержит 75-98% метана (CH4), а также множество различных примесей:

1. механические (грунт)
2. водяной пар
3. этан C2H6
4. пропан C3H8
5. бутан C4H10
6. азот N2
7. этан C2H6
8. пентан C5H12 и другие (зависит от места рождения).

После добычи, сырье подвергается очистке от загрязнений, воды (осушка). Затем методом сепарации происходит отделение сероводорода и других компонентов.

Так как метан не имеет запаха, почувствовать его утечку не возможно. Для безопасности в газ добавляют специальную жидкость одорант (этантиол, этилмеркаптан C2H5SH) из расчета 16 грамм на 1000 м3.

Чистый метан по магистралям, с помощью компрессорных станций создающих давление в трубе, направляется к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям. На АГНКС голубое топливо компримируют (сжимают) до давления 200-220 атм. Таким образом, получается готовый к использованию CNG газ для автотранспорта (характеристики и требования к КПГ регулируются ГОСТом 27577-2000).

Существует ещё один более выгодный метод транспортировки метана. Очищенный природный газ пропускают через систему эжекторов, где при расширении его температура поэтапно понижается до температуры кипения -163°C, после чего метан переходит в сжиженное состояние. Основным преимуществом такого способа является уменьшение объёма газа в 600 раз.

Перевозку и хранение жидкого топлива осуществляют в специальных криогенных ёмкостях, которые, по сути, являются термосами. Цистерна объёмом 25 кубометров вмещает 10 тонн СПГ/LNG.

Затем у сжиженного природного газа может быть два пути:

1. обратный перевод в газообразное состояние при помощи испарителей
2. использование СПГ как топливо

Последний пункт является очень перспективным для автомобильного транспорта преимущественно коммерческого направления, из-за скопления в жидком метане огромного количества тепловой энергии при относительно низком давлении в криоёмкости (от 5-16 атм.).

Основные преимущества сжатого метана, как и СПГ – это их экономические и экологические показатели. К тому же природный газ легче воздуха, в этом смысле он менее опасен при утечке чем, например пропан. Однако газы метана являются токсичными (4 класс опасности).

Главным фактором медленного распространения CNG, является отсутствие достаточного количества автозаправочных станций. В настоящее время на территории России насчитывается, порядка 330 АГНКС не считая передвижных заправщиков (ПАГЗ), которые в основном применяются для нужд предприятий.

Техника и инфраструктура под LNG только начинают появляться, поэтому более широкое применение на авто пока имеет КПГ.

Сжиженный нефтяной газ

Ввиду доступности и пониженных требований к конструкции баллонов, ещё большее распространение в качестве газомоторного топлива получил состав пропана (C3H8) с бутаном (C4H10).

Пропан-бутановую смесь выделяют из добытого газоконденсата, а также при извлечении и глубокой переработке нефти. При нефтеперегонке образуется так называемый попутный нефтяной газ (ПНГ), из него отделяют сжиженный углеводородный. Затем происходит разделение СУГ на составляющие компоненты, один из которых — это сжиженный нефтяной газ. Для разных сфер применения СНГ бывает:

• СПБА — смесь пропана-бутана автомобильная
• ПА — пропан автомобильный
• ПТ – пропан технический
• ПБТ – пропан-бутан технический.

Пропан тяжелее воздуха, поэтому при утечке может скапливаться в нишах и закрытых помещениях (смотровая яма, гараж). Взрывоопасность паров ПБ в воздухе 2,3-9,5 % при нормальном давлении и температуре 20°C, метана 5-15%. СНГ малотоксичен.

LPG топливо имеет температуру кипения -43 градуса по Цельсию, при её превышении и атмосферном давлении горючее переходит в парообразное состояние. Избыточное давление паров составляет 16 атм (при температуре 45°C). В сжиженном состоянии объём СПБ уменьшается до 250-300 раз, концентрируя большое количество энергии.

Согласно ГОСТу 52087-2003 ПА должен содержать 85% пропана (±10%), СПБА 50% (±10%). Топливо, как и метан, подвергается одоризации (за исключением правил указанных ГОСТом).

Применение технического пропана и смеси ПТ, допустимо в качестве моторного топлива автомобиля, во всех климатических зонах с температурой окружающей среды до -20°C.

Октановое число пропана 105, у метана 110. По сравнению с бензином после сгорания СНГ и КПГ топлива, вредные выбросы снижаются до 10 раз.

Биотопливо

Биогаз — по сути тот же метан, полученный из растительного, животного сырья, а также различных органических отходов. CBG/LBG обладает схожими характеристиками.

Основное преимущество биометана заключается в том, что его производство никак не связано с добычей природных ископаемых. Генерируют его искусственным путём в специальных реакторах. Процесс происходит за счёт естественной жизнедеятельности бактерий . После очистки газа от сероводорода получается топливо с содержанием метана до 98%.

Применение биогаза как ГМТ актуально для сельскохозяйственных предприятий и перерабатывающих отходы организаций.

Вода как топливо. Мифы и реальность.

Еще с самого зарождения автомобилестроения, многие конструкторы и инженеры старались создать движитель, способный использовать в качестве топлива обычную воду. Прогресс шел вперед и кое-какие подвижки в этом отношении имеются, однако они совершенно не те и не то, что представляли конструкторы.

Сегодня я не хочу предлагать вам, уважаемые читатели, ничего, что относится к ремонту автомобилей, а немного разобраться в вопросе: можно ли в ближайшем будущем надеяться на то, что автомобили будут использовать в качестве топлива самую простую воду. И что представляют собой заявления некоторых изобретателей, причем достаточно известных, том, что они изобрели новый, водяной, тип двигателя.

Сейчас патентными бюро зарегистрировано множество различных способов получения энергии химическим путем из воды. И в первую очередь — это, конечно, получение водорода и кислорода из воды путем электролиза и последующее их сгорание в виде смеси с образованием, опять же, воды. Кстати, именно таким образом приводилась в движение подводная лодка «Пионер» знаменитого советского писателя Григория Борисовича Адамова.

В своем произведении автор достаточно серьезно подошел к проблеме, основывающейся на законах термодинамики, которые говорят о том, что сила, потраченная на сгорание топлива не может быть меньше силы, полученной на его (топлива) получение. А именно это мы и наблюдаем пока что в процессе разработки — для разрыва межмолекулярных связей требуется значительное количество электричества. Гораздо большее, нежели может дать генератор автомобиля, работающий на этом топливе. И не стоит забывать о низком КПД двигателей внутреннего сгорания.

1935 год

Именно в это время впервые была попытка заявить о возможности эксплуатации автомобиля на воде, используя принцип, рассмотренный выше.

Д ля доказательства своей теории, Чарльз Гаррет представил на суд широкой публики устройство, напоминающее по принципу действия обычный карбюратор.

Принцип его действия заключался в следующем: поплавковая камера, как и в обычном, регулировала поступление определенного количества воды, которая попадала на систему электродов, расположенных в нижней части и разлагалась на составляющие. Затем, образовавшиеся газы смешиваются и в виде горючего газа поступают в камеры сгорания двигателя.

Патент, поданный для регистрации содержал чертеж самого устройства, но отсутствовали обоснованные выкладки о создании нового источника энергии.

80-е — 90-е года ХХ века

Именно в это время совершались множественные попытки создания двигателей и устройств, способных осуществить процесс электролиза тем или иным способом прямо на автомобиле для получения замкнутого цикла сгорания топлива.

В этот список можно внести множество фамилий, однако ни одно из них не было пока что реализовано на практике. Так, Стенли Майер предложил использование оригинальных топливных ячеек и водяных сплиттеров для получения гремучей смеси и ее сжигания в двигателе внутреннего сгорания, однако его разработки не пошли далее громких заявлений, что позволило обвинить его в мошенничестве. Стоит отметить, что он настолько убедил своих сторонников в правдивости изысканий, что даже после смерти от аневризмы, его последователи утверждали, что он был убит из-за возможного банкротства топливных компаний в свете изменения принципов работы ДВС.

2000-е годы

Начало нового тысячелетия ознаменовалось новыми попытками решить проблему использования воды в качестве топлива для двигателя автомобиля. Ничего нового не было придумано и усилия изобретателей были направлены на разработку новых способов получения водорода и кислорода.

Деннис Клейн и основанная им компания Hydrogen Technology получили патент на устройство «Аквиген», способное заменить стандартную газовую сварку, используя вместо ацетилена вещество, получаемое из воды. В своей аннотации они утверждали, что смогли разработать прибор, способный переводить воду в промежуточное, неизвестное науке состояние. Именно оно, якобы способно, сгорая, производить большое количество энергии.

Следом за ними, Genesis World Energy заявляет, что в недрах их компании разработано устройство, позволяющее получать гремучий газ из воды прямо на автомобиле. Были собраны значительные средства на окончание разработки, которые закончились пятью годами тюрьмы и значительным штрафом главе компании по статье мошенничество.

Единственным, реальным проектом в эти годы был автомобиль, представленный японкой компанией Genepax, который в качестве топливных элементов использовал гидриды различным металлов. Однако, как оказалось в дальнейшем, в качестве прототипа использовался индийский электромобиль, а сама компания объявила о своем закрытии уже через год.

Рабочие разработки

Как видно, на сегодняшний день пока что не существует оригинальный и действительно рабочих разработок, способных использовать в качестве топлива чистую воду. Но вот добавление воды или водорода в горючую смесь способны значительно повысить КПД двигателей и экономию топлива.

Так, еще в 80-е годы прошлого века, некоторыми советскими НИИ были проведены исследования, подтвердившие, что при добавлении 25-35% воды в дизельное топливо, значительно снижается количество выбросов окислов азота и увеличивается топливно-экономический показатель. Данная рекомендация была отправлена в некоторые АТП, однако реальные испытания показали, что содержащиеся в воде соли выпадают в результате сгорания в осадок и действуют в виде абразива на стенки цилиндров двигателя, что приводит к его повышенному износу, сводя на нет весь экономический эффект.

В настоящее время проводятся испытания устройств, которые известны как «ячейки майера», названные по имени изобретателя, о котором я упоминал выше. Принцип заключается в получении небольшого количества водорода, поступающего в воздушный фильтр автомобиля и смешивающегося с топливно-воздушной эмульсией. Образовавшаяся смесь, сгорая выделяет большее количество энергии, при меньшем расходе топлива.

В качестве заключения

Несмотря на относительную краткость статьи, можно понять, что пока что изобретателям не удалось воплотить в реальность принцип использования воды как топлива. Но, конечно, хочется надеяться на то, что это когда-нибудь произойдет, а мы еще сможем эксплуатировать автомобиль, заправив его водой из под крана.