Oxihidrogen

celulă electrolitică din secolul al XIX-lea pentru a produce oxihidrogen.

Oxidrogenul este un amestec gazos de hidrogen și oxigen . ^[1] La temperatura și presiunea normale, intervalul de inflamabilitate al hidrogenului se extinde între 4% și 94% în volum în hidrogen ^[2] cu o flacără care depinde de materialul pe care îl lovește. ^[2]

Hidrogenul arde când este adus la temperatura de autoaprindere . Pentru un amestec stoichiometric la presiune atmosferică normală care arde în aer , această temperatură este de aproximativ 120 ° C. ^[2] Energia minimă necesară pentru a aprinde un astfel de amestec cu o scânteie este de aproximativ 0,02 mili juli . ^[2]

Cantitatea de căldură dezvoltată, potrivit lui Julius Thomsen , este de 34.116 calorii pentru fiecare gram de hidrogen ars. Această producție de căldură este destul de independentă de modul în care se desfășoară procesul; dar temperatura flăcării depinde de circumstanțele în care are loc procesul.

Au fost inventate multe forme de lămpi cu hidrogen, cum ar fi lămpile de var, care foloseau o flacără de hidrogen pentru a încălzi o bucată de var la o temperatură ridicată pentru a face să strălucească. ^[3] Natura explozivă a amestecului de gaze le-a făcut pe toate mai mult sau mai puțin periculoase; au fost apoi înlocuite de iluminat electric .

În trecut, hidrogenul a fost utilizat pe scară largă în procesarea platinei , deoarece temperatura de topire a acestui element (1768,3 ° C) putea fi atinsă doar cu o flacără de hidrogen sau într-un cuptor cu arc electric , un sistem utilizat astăzi în principal.

Sudarea cu hidrogen

„Sudarea cu oxigen” este o metodă de sudare care arde hidrogenul ( combustibilul ) cu oxigenul ( oxidantul ). Se folosește pentru tăierea și sudarea metalelor , sticlei și materialelor termoplastice . ^[3] Flacăra cu hidrogen este utilizată în industria sticlei pentru lustruirea focului, o metodă de lustruire a sticlei care constă în topirea celei mai superficiale părți a sticlei pentru a îndepărta zgârieturile și imperfecțiunile.

Pompă de apă

Un aparat cu bule folosit pentru a atenua efectele potențialei reacții adverse.^[4]

O „suflantă de apă” este o flacără de hidrogen care este alimentată cu oxigen și hidrogen obținut pe loc din electroliza apei , evitând necesitatea cilindrilor care conțin oxigen și hidrogen. Flăcările obținute din apă, cum ar fi hidrogenul gazos, trebuie să fie proiectate pentru a evita incendiul (vid) cu sisteme care nu permit acest inconvenient. Se folosește un aparat de barbotat din vată de apă sau sticlă, ceea ce face camera electrolitică suficient de sigură. Dispozitivul care evită focul înapoi se numește opritor și este conectat direct în serie la priza de gaz. Cei mai buni electroliți sunt hidroxidul de sodiu, hidroxidul de potasiu și alte săruri care se ionizează ușor. ^[5] În plus "sistemul de electrolizere trebuie să aibă o presiune suficient de mare pentru a menține viteza gazului la duză. Această presiune este dată de cantitatea de gaz, produsă pe minut, care este necesară pentru aplicare. ^[6]

Model maro

Modelul lui Yull Brown cu celule de serie.^[4] Rețineți sursa de energie conectată numai la cele două plăci exterioare. De asemenea, rețineți conducta de evacuare a gazului unic, o caracteristică semnificativă și predominantă a electrolizatorului Brown.

Cele două gaze se leagă imediat după producția lor (în loc să fie în duza torței) făcând amestecul complet (combustibil combustibil).^[4] Acest model de electrolizator este numit un canal comun ^[5] și primul a fost inventat de William A. Rhodes în 1966.^[7] Gazul oxidrogen produs într-un electrolizor comun de conducte este de obicei numit gazul lui Brown , de la numele de Yull Brown, care a primit un brevet pentru un electrolizator de conducte comune cu celule în serie în 1977 și 1978 (termenul „gazul lui Brown” nu este utilizat în brevetele sale, dar este numit „amestec de hidrogen și oxigen”).^[4][8]

Torțele lui Brown au folosit, de asemenea, un arc electric pentru a aprinde flacăra (o metodă numită „sudare atomică”)^[4] :

Un arc electric este trecut prin amestecul de gaze înainte de a arde, astfel încât moleculele de gaz să se despartă în oxigen atomic și hidrogen, folosind energia electrică pentru a produce o flacără mai caldă pe măsură ce atomii se separă.^[4]

Constructie

Electrolizatorul lui Brown a fost alcătuit astfel:

celulele sunt plasate una lângă alta într-o cameră electrolitică comună și sunt ca o singură unitate în care există un număr de electrozi în serie. Camera este echipată cu un spațiu pentru colectarea gazului și o priză pentru conectarea, de exemplu, a instrumentelor care îl ard. În plus, numai electrozii terminali trebuie conectați la o sursă de energie externă, ceea ce face sistemul extrem de eficient și compact. În plus, cu un astfel de aranjament, necesitatea unui transformator poate fi eliminată pentru multe dintre aplicații, astfel încât aparatul să poată fi conectat direct la o priză electrică, dacă se dorește printr-o punte cu diode . Prin eliminarea necesității unui transformator, sistemul de generare a gazului poate fi făcut surprinzător de compact, potrivit atât pentru uz casnic, cât și pentru uz industrial.^[4]

Aplicații

• Utilizarea flăcării. Yull Brown a declarat: „Este o metodă de sudare cu hidrogen, lipire sau similară”^[8] .
• Îmbogățirea combustibilului. Adăugarea de hidrogen pentru a îmbunătăți capacitățile de amestecare slabă din camera de ardere (atât cu ardere lentă, cât și rapidă) a gazului natural (metan). ^{[9] [10]}

Sistemele de îmbunătățire a combustibilului sunt proiectate pentru a „alimenta motorul direct cu hidrogen și oxigen fără stocare intermediară”. ^[11] Pentru aplicații diesel; „Atunci când aerul îmbogățit cu hidrogen este comprimat, motorina este introdusă cu o îmbunătățire care rezultă în eficiența consumului de combustibil și o combustie maximă.” ^[12] Îmbunătățirea combustibilului are potențialul de a reduce substanțial emisiile poluante de la motoarele cu combustie internă; o cercetare din 2004 a concluzionat că „emisiile de hidrocarburi și chiar cele de NOx pot fi reduse la aproape zero”. ^[13] O reducere de 50% a consumului de benzină, la ralanti, a fost raportată analizând numeric „efectul benzinei îmbogățite cu hidrogen asupra performanței, emisiilor și consumului de combustibil al unui motor mic cu ciclu Otto”. ^[14] Când gazul lui Brown arde produce apă, răcind camerele de ardere ale motoarelor, oferind în mod eficient rapoarte de compresie mai mari. „Adăugarea de hidrogen poate garanta o funcționare lină a motorului” „cu multe avantaje în ceea ce privește nivelurile de emisii și consumul redus”. ^[13] Îmbunătățirea combustibilului cu hidrogen poate fi optimizată prin implementarea conceptelor de „combustie slabă” (care folosește un amestec cu mult mai mult aer decât de obicei) sau prin modificarea adecvată a raportului aer / combustibil pentru a obține o creștere eficientă. ^{[9] [10] [13] [15]} „În general, creșterea eficienței motoarelor depășește consumul de energie necesar pentru generarea hidrogenului, rezultând o îmbunătățire a eficienței economice a sistemului complet”. ^[10] Acest lucru este susținut de analize computaționale care „au confirmat posibilitatea de a opera cu o supraabundență mare de aer (amestecuri slabe sau ultra-slabe) fără pierderi de performanță, dar cu multe avantaje în ceea ce privește emisiile poluante și consumul de combustibil”. ^[14]

• Încălzire. Sang Nam Kim a brevetat „un aparat pentru generarea de energie care utilizează arderea ciclică a gazului Brown în care o unitate de generare a căldurii se încălzește până la o temperatură de 1000 ° C”. ^[16]

Afirmații

Hidrogenul și oxigenul au trecut printr-o torță cu arc electric. Aceasta este o metodă susținută de Yull Brown pentru a crește conținutul de energie al torței rezultate.^[4] Având în vedere conservarea energiei, aceasta este o afirmație rezonabilă: energia din arcul electric trebuie conservată.

• Gazul lui Brown este „un amestec de hidrogen și oxigen generat în interiorul unei celule electrolitice prin disocierea electrolitică a apei în proporții substanțial stoichiometrice”.^[4] Deoarece gazul lui Brown este produs prin electroliză , generarea sa este conformă cu legile electrolizei lui Faraday
• Un electrolizator cu gaz Brown este proiectat cu o „ieșire” care emite hidrogen și oxigen „în proporții substanțial stoichiometrice”.^[4] O singură ieșire de gaz este denumită în mod obișnuit o conductă comună, iar o proporție stoichiometrică de hidrogen și oxigen este denumită de obicei oxihidrogen.
• Yull Brown a spus că Brown's Gas elimină "multe dintre dezavantajele asociate sudării tradiționale cu gaz", "în special pentru utilizatorii care lucrează departe de depozitele de aprovizionare și de la care ar exista întârzieri majore între plasarea unei comenzi pentru livrarea gazului" și livrare ". ^[4] Aceasta se referă în mod specific la buteliile de gaz, de obicei oxigen și acetilenă. ^[4]
• „Sudarea cu hidrogen și oxigen are avantajul de a nu polua atmosfera ca sudarea cu oxiacetilenă”. ^[4]
• Temperatura variabilă a flăcării: acest efect se explică prin spectroscopie infraroșie inexactă ^[17] și prin măsurarea temperaturii materialului încălzit, mai degrabă decât a celei a flăcării în sine.

Modelul Klein

„Gazul HHO” sau „gazul Klein” este un amestec de oxigen obținut din electroliza apei, care are marca comercială „Aquygen” de la compania „Hydrogen Technology Applications”.

Brevete

Brevetul lui Dennis Klein afirmă că electrolizorul său diferă de cel al lui Yull Brown prin lipsa caracteristicii arcului. ^[18]

Marca HHO este asociată cu o stare nedovedită a materiei numită magnegas ^[19] și o teorie nedovedită a magneculelor , care ar trebui să demonstreze că HHO este o „nouă formă de apă gazoasă și combustibilă”. ^[20]

Brevet model Soriano

Brevetul industrial al lui Diego Soriano: „celulă electrolitică și dispozitiv pentru generarea de oxihidrogen sub presiune”, nr. 0001402836, depunere: 01 dec. 2010. descrie un generator oxihidrogen „la cerere” care utilizează „celule uscate” și găsește aplicații industriale în toate sistemele de ardere, indiferent de combustibilul utilizat.

Aplicații motor

Acest tip de amestec a fost conceput pentru utilizare civilă în transportul rutier, unde apa distilată este împărțită în hidrogen și oxigen printr-o celulă electrolitică. Acest amestec este apoi injectat în motor împreună cu combustibilul standard, cu intenția de a reduce consumul de combustibil. Deși procesul de electroliză pentru obținerea oxigenului necesită puțină energie mai mult decât poate furniza arderea hidrogenului extras, performanța motorului se îmbunătățește încă, deoarece injectarea unei cantități mici de oxihidrogen în motor împreună cu combustibilul (benzină sau motorină), îmbunătățește aprinderea combustibilului în sine, permițându-i să ardă mai bine, într-un mod similar cu ceea ce s-ar întâmpla folosind un combustibil cu un număr octanic mult mai mare decât în ​​mod normal.

Știința frontierei și frauda

Gaz lui Brown este pur și simplu oxihidrogen cu 2: 1 raport molar de _H2 și O ₂ gaz, aceeași proporție ca și apa . Gazul, așa cum s-a explicat deja, este numit astfel în onoarea lui Yull Brown, care a mai susținut că ar putea fi folosit ca combustibil pentru motorul cu ardere internă. ^{[21] [22]}

De asemenea, după cum sa menționat deja, gazul este numit „HHO” în urma afirmațiilor controversatului fizician ^[23] Ruggero Santilli, care susține că gazul său HHO, produs de un anumit aparat, este „o nouă formă de apă”, cu noi proprietăți , bazat pe (pseudo) teoria sa despre „ magnecule ”. ^[22]

Numeroase alte afirmații pseud științifice despre gazul lui Brown se mândresc cu capacitatea de a neutraliza deșeurile radioactive, de a topi metalele, de a ajuta plantele să germineze etc. etc. ^[22]

Hidrogenul este adesea menționat atunci când vorbim despre vehicule cu presupusa caracteristică a utilizării apei drept combustibil. Cel mai comun și mai eficient contraargument împotriva producției acestui gaz, direct la bordul vehiculelor, cu scopul de a-l folosi ca combustibil sau ca aditiv este acela că energia necesară pentru separarea moleculelor de apă este mai mare decât cea recuperată. din arderea gazului rezultat. ^{[21] [24]}

În plus, numărul de litri pe minut care poate fi produs instantaneu prin electroliză este foarte mic în comparație cu litrii pe minut necesari unui motor cu ardere internă. ^[25]

Un articol din revista americana Popular Mechanics atrage atenția asupra faptului că gazul Brown nu poate crește chiar de mile pe litru vehiculului dumneavoastră, și că economiile numai reale de combustibil provin de la modificari la motor, care duc în eroare unitatea de comandă a motorului. În ceea ce privește anti - anchete de poluare . ^[26]

O „mașină de apă”, cum ar fi celula de combustibil cu apă , nu trebuie confundată cu un vehicul cu hidrogen pentru care hidrogenul este produs în afara vehiculului și utilizat ca combustibil sau aditiv.

Notă

Portalul chimiei : portalul științei compoziției, proprietăților și transformărilor materiei