Мировые запасы воды на Земле неисчерпаемы. Мы лихорадочно ищем топливо будущего, а сами буквально купаемся в нем. Ведь чтобы пользоваться водой как топливом, надо придумать некое устройство, работающее на ней, а вернее, на ее составляющих водороде и кислороде. Из основ химии известны методы диссоциации (способы разложения) воды на водород и кислород – термическая, электрическая, под действием ионизирующих излучений, радиоволн и др.
Среди автомобилистов давно ходят рассказы о двигателях внутреннего сгорания, работающих на воде. В научно-популярной литературе периодически появляются сенсационные сообщения об успешных опытах по созданию двигателей на воде. Однако, проверить их достоверность очень трудно. Например, профессор Сапогин рассказывал, как его учитель профессор Г. В. Дудко в 1951 г. участвовал в испытаниях двигателя внутреннего сгорания, который представлял собой гибрид дизеля с карбюраторным двигателем. Для его запуска требовался всего стакан бензина, а потом зажигание отключалось, форсунками в камеры сгорания подавалась топливным насосом обыкновенная вода со специальными добавками, предварительно нагретая и сильно сжатая. Двигатель был установлен на лодке, и испытатели два дня плавали на ней по Азовскому морю, черпая вместо бензина воду из-за борта.
На вопрос, почему такие двигатели до сих пор не поставлены на серийное производство, профессор Сапогин обычно ответил журналисту: «Такой вопрос может прийти в голову только человеку, не знающему жизнь!»
Наверно, в этих рассказах есть какая-то доля истины. Также понятно, что странам международной бензиновой олигархии, как США и России такие изобретения не нужны, поэтому они неохотно пускают такого рода изобретения не только в промышленность, но и на страницы патентных бюллетней. Им, объединенным в автомобильно-бензиновый комплекс, сейчас легко бороться с разрозненными энтузиастами двигателей на воде еще и потому, что у последних нет четкого представления о том, как из воды рождается тепло, необходимое для работы двигателя. Свои разработки они делали методом проб вслепую без освещения пути к цели теорией.
На X Международном симпозиуме «Перестройка естествознания», состоявшемся в 1999 в г. Волгодонске, П. Мачукас из Вильнюса докладывал, что он разработал вещество, таблетка которого на ведро воды превращает воду в заменитель бензина для обычных двигателей. Себестоимость таблетки в 3 раза ниже, чем стоимость бензина на такую же продолжительность поездки. Состав таблетки изобретатель держит в секрете.
Покопавшись в подшивках научно-популярных журналов и газет, можно найти немало подобных околонаучных историй. Так, в газете «Комсомольская правда» от 20 мая 1995 г. приведена история А. Г. Бакаева из Перми, приставка которого якобы позволяет любому автомобилю работать на воде.
Однако, что двигатели на воде — прерогатива только изобретателей из стран СНГ. Например, некто Ю. Браун в США построил демонстрационный автомобиль, в бак которого заливается вода, а Р. Гуннерман в ФРГ доработал обычный двигатель внутреннего сгорания для работы на смеси газ/вода или спирт/ вода в пропорции 55/45. Дж. Грубер также пишет и о двигателе немецкого изобретателя Г. Пошля, работающем на смеси вода/ бензин в пропорции 9/1.
Но самый широкоизвестный двигатель, разлагающий воду на водород и кислород, основанный на электролизе, сконструирован американским изобретателем Стенли Мейром. Доктор Дж. Грубер из ФРГ упоминает о двигателе С. Мейера с водой в роли топлива, запатентованном в США в 1992 г. (Патент США № 5149507). Об этом двигателе была телепередача по 4-му каналу Лондонского телевидения 17 декабря 1995 г.
Обычный элекролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, в то время как электролитический двигатель С. Мейера производит тот же эффект при милиамперах. Более того, обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита, например, серной кислоты, для увеличения проводимости; двигатель Мэйера-же действует при огромной производительности с обычной отфильтрованной от грязи водой.
Согласно очевидцам, самым поразительным аспектом двигателя Мэйера было то, что он оставался холодным даже после часов производства газа.
Эксперименты Мэйера, которые он представил к патентованию, заслужили серию патентов США, представленные под Секцией 101. Следует отметить, что представление патента под этой секцией зависит от успешной демонстрации изобретения Патентному Рецензионному Комитету.
Рис. Электролитическая ячейка С. Мейера.
Электролитическая ячейка Мэйера имеет много общего с электролитической ячейкой, за исключением того, что она работает при высоком потенциале и низком токе лучше, чем другие методы. Конструкция проста. Электроды сделаны из параллельных пластин нержавеющей стали, образующие либо плоскую, либо концентрическую конструкцию. Выход газа зависит обратно пропорционально расстоянию между ними; предлагаемое патентом расстояние 1.5 мм дает хороший результат.
Значительные отличия заключаются в питании двигателя. Мэйер использовал внешнюю индуктивность, которая образует колебательный контур с емкостью ячейки, — чистая вода обладает диэлектрической проницаемостью около 5 ед., — чтобы создать параллельную резонансную схему.
Она возбуждается мощным импульсным генератором, который вместе с емкостью ячейки и выпрямительным диодом составляет схему накачки. Высокая частота импульсов производит ступенчато увеличивающийся потенциал на электродах ячейки до тех пор, пока не достигается точка, где молекула воды распадается и возникает кратковременный импульс тока. Схема измерения тока питания выявляет этот скачок и запирает источник импульсов на несколько циклов, позволяя воде восстановиться.
Рис. Электрическая схема электролитической ячейки С. Мейера
Группа очевидцев независимых научных наблюдателей Великобритании свидетельствовал,а что американский изобретатель, Стэнли Мэйер, успешно разлагает обыкновенную водопроводную воду на составляющие элементы посредством комбинации высоковольтных импульсов, при среднем потреблении тока, измеряемого всего лишь милиамперами. Зафиксированный выход газа был достаточным, чтобы показать водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь(около 0.5 литров в секунду).
Рис. Принципиальная схема электролитической ячейки С. Мейера
По сравнению с обычным сильноточным электролизом, очевидцы констатировали отсутствие какого-либо нагревания ячейки. Мэйер отказался прокомменировать подробности, которые бы позволили ученым воспроизвести и оценить его «водяную ячейку». Однако, он представил достаточно детальное описание американскому Патентному Бюро, чтобы убедить их, что он может обосновать его заявку на изобретение.
Одна демонстрационная ячейка была снабжена двумя параллельными электродами возбуждения. После наполнения водопроводной водой, электроды генерировали газ при очень низких уровнях тока — не больше, чем десятые доли ампера, и даже миллиамперы, как заявляет Мэйер, — выход газа увеличивался, когда электроды сдвигались более близко, и уменьшался, когда они отодвигались. Потенциал в импульсе достигал десятков тысяч вольт.
Вторая ячейка содержала 9 ячеек с двойными трубками из нержавеющей стали и производила намного больше газа. Была сделана серия фотографий, показывающая производство газа при миллиамперном уровне. Когда напряжение было доведено до предельного, газ выходил в очень впечатляющем количестве.
Исследователь химик Keith Hindley описал демонстрацию работы ячейки Мэйера: «После дня презентаций, Griffin комитет засвидетельствовал ряд важных свойств WFC (водяная топливная ячейка, как назвал ее изобретатель). «Мы обратили внимание, что вода вверху ячейки медленно стала окрашиваться от бледно-кремового до темно-коричневого цвета, мы почти уверены в влиянии хлора в сильно хлорированной водопроводной воде на трубки из нержавеющей стали, использованные для возбуждения. Но самое удивительное наблюдение — это то, что WFC и все его металлические трубки остались совершенно холодные на ощупь, даже после более чем 20 минут работы “.
Рис. Механизм работы электролитической ячейки С. Мейера
Таким образом, полученный результат свидетельствует об эффективном и управляемом производстве газа, которое безопасно в управлении и функционировании. А управлять производством газа позволяет увеличение и уменьшение напряжения электрода.
По мнению самого изобретателя, под воздействием электрического поля происходит поляризации молекулы воды, приводящему к разрыву связи.
Кроме обильного выделения кислорода и водорода и минимального нагревания ячейки, очевидцы также сообщают, что вода в внутри ячейки исчезает быстро, переходя в ее составные части в виде аэрозоли из огромного количества крошечных пузырьков, покрывающих поверхность ячейки.
Мэйер заявил, что конвертер водородно-кислородной смеси работает у него уже в течение последних 4 лет, и состоит из цепочки из 6 цилиндрических ячеек. Он также заявил, что фотонное стимулирование пространства реактора светом лазера посредством оптоволокна увеличивает производство газа.
Рис. Изменения молекул воды при работе установки
Эффекты, наблюдаемые при работе установки электролитического разложения воды:
-последовательность состояний молекулы воды и/или водорода/кислорода/других атомов;
-ориентация молекул воды вдоль силовых линий поля;
-поляризация молекулы воды;
-удлиннение молекулы воды;
-разрыв ковалентной связи в молекуле воды;
-освобождение газов из установки.
Причём, оптимальный выход газа достигается в резонансной схеме. Частота подбирается равной резонансной частоте молекул.
Для изготовления пластин конденсатора отдается предпочтение нержавеющей стали марки Т-304, которая не взаимодействует с водой, кислородом и водородом. Начавшийся выход газа управляется уменьшением эксплуатационных параметров. Поскольку резонансная частота фиксирована, производительностью можно управлять с помощью изменения импульсного напряжения, формы или количества импульсов.
Повышающая катушка намотана на обычном тороидальном ферритовом сердечнике 1.50 дюйма в диаметре и 0.25 дюйма толщиной. Первичная катушка содержит 200 витков 24 калибра, вторичная 600 витков 36 калибра.
Диод типа 1ISI1198 служит для выпрямления переменного напряжения. На первичную обмотку подаются импульсы скважности 2. Трансформатор обеспечивает повышение напряжения в 5 раз, хотя оптимальный коэффициент подбирается практическим путем.
Дроссель содержит 100 витков калибра 24, в диаметре 1 дюйм. В последовательности импульсов должен быть короткий перерыв.
Через идеальный конденсатор ток не течет. Рассматривая воду как идеальный конденсатор, энергия не будет расходоваться на нагрев воды.
Вода обладает некоторой остаточной проводимостью, обусловленной наличием примесей. Идеально, если вода в ячейке будет химически чистой. Электролит к воде не добавляется.
В процессе электрического резонанса может быть достигнут любой уровень потенциала, поскольку емкость зависит от диэлектрической проницаемости воды и размеров конденсатора.
Однако, следует помнить, что водород – чрезвычайно опасное взрывоопасное соединение. Его детонационная составляющая в 1000 раз сильнее бензина. Помимо всего, у Стэна Мэйера было два инфаркта, после которых он скончался, возможно, от отравления водородом.
Другой, совершенно отличный по конструкции двигатель внутреннего сгорания, работающей на воде, был разработан ещё в 1994 году нашим изобретателем В.С. Кащеевым.
На рисунке справа приведена его конструкция в разрезе.
Двигатель внутреннего сгорания на воде, разработанный изобретателем В.С. Кащеевым
Двигателя внутреннего сгорания на воде включает цилиндр 1, в котором размещен поршень 2, связанный, например, кривошипно-шатунным механизмом с коленчатым валом двигателя (на фиг. 1 не показаны). Цилиндр 1 снабжен головкой 3, образующей совместно со стенками цилиндра 1 и днищем поршня 2 камеру сгорания 4. Подпоршневая полость 5 сообщена с атмосферой. В головке 3 цилиндра установлены:
впускной клапан 6, сообщающий камеру сгорания 4 с атмосферой при движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней и приводимый, например, от распределительного вала двигателя (на фиг. не показан);
обратные клапаны 7, обеспечивающие выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания 4 и герметизирующие камеру после осуществления выхлопа.
Камера сгорания 4 выполнена по крайней мере с одной предкамерой 8, в которой установлен приводимый, например, от распределительного вала клапан 9 подачи топливной смеси и свеча зажигания 10. Предпочтительно предкамеру 8 (или предкамеры) выполнить в боковой стенке цилиндра 1 над поршнем при его расположении в нижней мертвой точке.
Двигатель работает следующим образом:
При движении поршня 2 от верхней мертвой точки к нижней впускной клапан 6 открыт и камера сгорания 4 сообщена с атмосферой. Давление, действующее на обе стороны поршня 2, одинаково и равно атмосферному.
При приближении поршня 2 к нижней мертвой точке герметизируют камеру сгорания 4, закрывая впускной клапан 6; через клапаны 9 в предкамеры 8 подают топливную смесь и воспламеняют ее. В качестве топливной смеси используют стехиометрическую смесь водорода с кислородом, так называемый гремучий газ.
При сгорании топливной смеси резко повышается давление в камере сгорания 4; этим давлением открываются установленные в головке 3 цилиндра обратные клапаны 7 и происходит выхлоп в атмосферу продуктов из камеры сгорания. Давление в камере сгорания 4 резко понижается и обратные клапаны 7 закрываются, герметизируя камеру сгорания 4.
Поршень 2 атмосферным давлением, действующим со стороны подпоршневой полости 5, перемещается от нижней мертвой точки к верхней, совершая рабочий ход.
По достижении поршнем 2 верхней мертвой точки открывается впускной клапан 6 и цикл повторяется. Выбрасываемые из камеры сгорания продукты представляют собой увлажненный воздух.
Получение топливной смеси для силовой установки транспортного средства с предлагаемым двигателем внутреннего сгорания может осуществляться электролизом воды в электролизере, установленном на этом транспортном средстве.
Другой наш изобретатель москвич Михаил Весенгириев, лауреат премии журнала «Изобретатель и рационализатор», вообще предложил использовать в качестве устройства, разлагающего воду на кислород и водород самый что ни на есть обычный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Он утверждает, что существующие двигатели внутреннего сгорания можно заставить работать на обычной воде с помощью электродов вольтовой дуги.
Камера двигателя сгорания по-мнению изобретателя, идеально подходит для всех видов воздействия на воду, вызывающих ее диссоциацию и последующее образование рабочей смеси, ее воспламенение и утилизацию выделившейся энергии.
Для этого изобретатель М. Весенгириев предложил использовать четырехтактный ДВС (положительное решение по заявке на патент РФ № 2004111492). Он содержит один цилиндр с жидкостной системой охлаждения, поршень и головку цилиндра, образующие камеру сгорания, выпускной клапан, систему подачи электролита (водного раствора электролита) и систему зажигания. Система подачи электролита в цилиндр выполнена в виде плунжерного насоса высокого давления и форсунки с кавитатором (местное сужение канала). Причем насос высокого давления либо кинематически, либо через блок управления связан с кривошипно-шатунным механизмом двигателя.
Система зажигания выполнена в виде электродов и вольтовой дуги, установленных в камере сгорания. Зазор между ними можно регулировать, а ток на них идет от прерывателя-распределителя, также кинематически или через блок управления связанного с кривошипно-шатунным механизмом.
Перед пуском двигателя в работу бак заправляют электролитом (например, водным раствором едкого натра). Регулируя катод, устанавливают зазор между электродами. И, включив зажигание, на электроды подают постоянный ток. Затем стартером раскручивают вал двигателя.
Поршень от верхней мертвой точки (ВМТ) перемещается к нижней мертвой точке (НМТ). Выпускной клапан закрыт. В цилиндре создается разрежение. Насос высокого давления забирает из электролитного бака цикловую дозу электролита и через форсунку с кавитатором подает ее в цилиндр. В кавитаторе за счет повышения скорости и падения давления до критического значения происходит частичная диссоциация воды и тончайшее распыление капелек электролита. Затем в камере сгорания за счет протекания постоянного электрического тока через электролит происходит дополнительная, уже электролитическая диссоциация.
Поршень от НМТ перемещается к ВМТ – такт сжатия. Объем, занимаемый рабочей смесью, уменьшается, а ее температура возрастает: теперь идет уже термическая диссоциация. Третий такт – рабочий ход. Электрод пружиной и кулачково?распределительным валом (кинематически либо через блок управления связанный с кривошипно-шатунным механизмом) перемещается до соприкосновения с электродом, и зажигается вольтова дуга. Под воздействием ее тепла рабочая смесь в камере сгорания окончательно диссоциирует и воспламеняется. Расширяющиеся газы перемещают поршень от ВМТ к НМТ. Еще до прихода поршня к НМТ прерыватель-распределитель размыкает контакты, на короткое время прерывает подачу постоянного тока на электроды вольтовой дуги и тушит ее. Затем контакты прерывателя-распределителя вновь замыкаются, и постоянный ток опять поступает на электроды.
И, наконец, четвертый такт – выпуск. Поршень перемещается вверх от НМТ к ВМТ. Выпускной клапан открывает выпускное окно, и цилиндр освобождается от отработавших продуктов. В дальнейшем процесс работы двигателя беспрерывно повторяется. При этом цилиндр и головка цилиндра охлаждаются системой охлаждения двигателя. Таким образом, старый-новый ДВС может работать на воде.
Конструкции двигателей внутреннего сгорания на воде, реализуются на практике различными западными фирмами.
Например, совсем недавно Японская компания Genepax представила в Осаке (Osaka, Япония) электромобиль, который использует воду в качестве топлива. Как сообщает агентство Reuters, всего одного литра достаточно, чтобы ехать на нем в течение часа со скоростью 80 километров в час.
Как утверждает разработчик, машина может использовать воду любого качества – дождевую, речную и даже морскую. Силовая установка на топливных ячейках получила название Water Energy System (WES). Она устроена по тому же принципу, что и другие силовые установки на топливных элементах, использующие водород в качестве топлива. Главной особенностью системы Genepax является то, что она использует коллектор электродов мембранного типа (MEA), который состоит из специального материала, способного при помощи химической реакции полностью расщепить воду на водород и кислород.
Этот процесс, как утверждают разработчики, аналогичен механизму производства водорода путем реакции металлогидрида и воды. Однако главное отличие WES – это получение водорода из воды в течение длительного времени. Кроме того, MEA не требует специального катализатора, а редкие металлы, в частности платина, необходимы в том же количестве, что и в обычных фильтрующих системах бензиновых автомобилей. Также нет необходимости использовать преобразователь водорода и водородный резервуар высокого давления.
Помимо полного отсутствия вредных выбросов, силовая установка Genepax, по словам разработчика, является более долговечной, так как катализатор не портится от загрязняющих веществ.
«Автомобиль будет продолжать ехать до тех пор, пока у вас есть бутылка с водой, чтобы заправлять его время от времени», — сказал генеральный директор Genepax Киеси Хирасава (Kiyoshi Hirasawa). «Для пополнения энергией батарей не требуется создавать инфраструктуру, в частности, станции подзарядки, как для большинства современных электромобилей».
Продемонстрированный в Осаке автомобиль является единственным образцом, и будет использован для получения патента на изобретение. В будущем Genepax планирует начать сотрудничать с японскими автопроизводителями и снизить себестоимость топливных элементов за счет массового производства.
О.В.Мосин
Продолжение — в следующей статье сайта.
Источник: //www.o8ode.ru/article/energy/dvigateli_vnutrennego_cgorania_na_ocnove_vody.htm