Электролиз и нагрев воды ответы на вопросы

1529. С чего начинается теория электролиза воды? С анализа этого процесса в Природе. Считается, что в процессе фотосинтеза вода разлагается на водород и кислород. Кислород освобождается и уходит в атмосферу, а атомы водорода выполняют функции соединительных звеньев при формировании органических молекул.

1530. Как много выделяется водорода при фотосинтезе? Давно проведённые расчёты электрохимиков показали, что ежегодно в процессе фотосинтеза освобождается около 800 миллионов кубических метров водорода.

1531. Бывает ли водород, выделяющийся из воды при фотосинтезе, в атомарном состоянии? Нет, конечно, так как в атомарном состоянии он существует лишь в плазменном состоянии при температуре от 2700 до 10000 градусов.

1532. Как же тогда атомы водорода выполняют свои функции соединительных звеньев при синтезе органических молекул? Эти функции реализуются в процессах синтеза новых молекул, путём разрыва связей между атомами водорода в молекулах воды. В этом случае отсутствует фаза атомарного состояния атома водорода в свободном состоянии.

1533. Существующая теория низковольтного электролиза воды предсказывает отделение атомов водорода от молекул воды и последующий синтез молекул водорода. В этом случае атомы водорода проходят фазу свободного состояния, при которой обязательно формируется плазма атомарного водорода, но в реальных низковольтных процессах электролиза воды никакая плазма не формируется. Почему? Это один из главных вопросов, требующих ответа для понимания процесса электролиза воды. Если в воде нет ионов, то это эквивалентно разрыву электрической цепи и отсутствию движения электронов по проводам от анода к катоду. Когда же ионы появляются в растворе, то они формируют электрическую цепь и в зоне катода накапливаются электроны.

1534. Как можно представить этот необычный процесс? Он на рис. 157, а и b. Слева – кластер из двух молекул воды, соединённых связями протонов Р атомов водорода, которые находятся в составе молекул воды. Энергии связей, показанные на схеме, зависят от температуры и присутствия молекул других химических элементов, с которыми молекулы воды могут устанавливать химические связи. В результате энергии связи в кластере воды так перераспределяются, что связь между протонами молекулы ортоводорода, образовавшейся между двумя молекулами воды, усиливается, а связи между молекулой ортоводорода и ионами _ уменьшаются до нуля и молекула ортоводорода выделяется в свободное состояние (рис. 157, c). Так идёт процесс фотосинтеза - выделения молекул водорода из кластера молекул воды, минуя фазы атомарного состояния атомов водорода. Процесс этот идёт при определённой температуре и достаточно медленно, так как на него не расходуется электрическая энергия.

Рис. 157. Схемы формирования кластеров воды с молекулами водорода
Мы же стремимся ускорить процесс электролиза воды и платим за это. На рис. 157, d, e электрон _ из сети оказался между двумя протонами атомов водорода двух молекул воды. В образовавшемся кластере сформировалась молекула пароводорода. Энергии связи в этом кластере распределяются так, что молекула параводорода (рис. 157, j) выделяется в свободное состояние. Поскольку в кластере (рис. 157, d, e) появился электрон _ из сети, то этот процесс электролиза расходуется энергия. На рис. 157, k, m два протона атомов водорода двух молекул воды получили из сети по электрону _ и сформировали более сложный кластер. Энергии связи в этом кластере распределяются так, они оказываются минимальными между протонами и электронами ионов _, которые оказываются с одним лишним электроном и понесут его к аноду, а сформировавшаяся молекула ортоводорода (рис. 157, n) выделится в свободное состояние.

Итак, мы проанализировали три варианта формирования молекул водорода в кластерах воды. В первом варианте нет электронов из сети, а значит, и нет расхода электрической энергии на процесс электролиза. Во втором варианте на формирование молекулы ортоводорода израсходован один электрон _из сети, а в третьем два. Из этого следует, что процесс электролиза может идти без затрат электрической энергии и он идёт при фотосинтезе и с затратами электрической энергии в виде одного электрона _ из сети (второй вариант) и двух (третий вариант).

1535. Почему теоретический расчет энергии синтеза молекул водорода при низковольтном электролизе воды показывает наличие дополнительной тепловой энергии, а в реальных экспериментах и производственных циклах получения водорода она отсутствует? В одном кубическом метре водорода содержится 1000/22,4=44,64 моля молекулярного водорода. При его синтезе выделяется энергия:

_

Современные электролизеры расходуют на получение одного кубического метра водорода около 4 кВтч электроэнергии или (3600х4) = 14400 кДж. Учитывая энергию (19463,0 кДж) синтеза одного кубического метра водорода и энергию (14400 кДж), затрачиваемую на его получение, находим показатель тепловой энергетической эффективности низковольтного процесса электролиза воды _.

Таким образом, простой и строгий расчет показывает, что процесс низковольтного электролиза воды должен сопровождаться выделением 35% дополнительной тепловой энергии только в зоне катода.

Причину отсутствия дополнительной энергии мы уже объяснили – отсутствие процесса свободного синтеза молекул водорода из атомов. Молекулы водорода выделяются из кластерной цепочки в синтезированном состоянии.

Рис. 158. Схемы формирования кластеров воды с молекулами водорода у анода
Таким образом, при образовании молекул ортоводорода и пароводорода отсутствует фаза атомарного состояния водорода. Это – главная причина отсутствия плазмы при обычном электролизе воды. Описанный процесс даёт однозначный ответ на вопрос: почему при стандартном электролизе воды отсутствует плазма атомарного водорода?

1536. Какие ионы передают электроны аноду? Какие кластеры образуются у анода и в какой последовательности? Известно, что ион гидроксила, имея отрицательный заряд _, движется к аноду (рис. 158, g). Два иона гидроксила, отдавая по одному электрону аноду и, соединяясь друг с другом, образуют перекись водорода _ (рис. 158, h).

Известно, что процесс образования перекиси водорода эндотермический, а молекулы кислорода - экзотермический. При получении одного кубического метра водорода процесс образования перекиси водорода поглощает 22,32х109,00=2432,88 кДж. В силу этого даже при плазмоэлектролитическом процессе температура раствора в зоне анода остаётся низкой.

Если бы существовал процесс синтеза молекул кислорода, то при получении одного кубического метра водорода в зоне анода выделилось бы 22,32х495,00=11048,40 кДж. Вычитая из этой величины энергию, поглощенную при синтезе перекиси водорода, получим 11048,40-2432,88=8615,52 кДж. Складывая эту энергию с энергией синтеза молекул водорода 19463,00 кДж, получим 28078,52 кДж. В этом случае общий показатель тепловой энергетической эффективности _ должен быть таким _=28078,52/14400=1,95. Поскольку в реальности этой энергии нет, то этот факт подтверждает гипотезу об отсутствии процесса синтеза молекул водорода в зоне катода и молекул кислорода в зоне анода при низковольтном электролизе. Молекулы водорода (рис. 158, c, f) и молекула кислорода (рис. 158, g) формируются в кластерных цепочках до выделения в свободное состояние, поэтому и не генерируется энергия их синтеза.

Итак, мы сняли противоречия существующей теории низковольтного процесса электролиза воды и разработали новую теорию, которая детальнее описывает этот процесс и точнее отражает реальность.

1537. Возможно ли осуществить процесс электролиза, который идёт при фотосинтезе (рис. 157, a, b, c)? Такая возможность имеется. Она реализуется в низкоамперном электролизёре, схема которого представлена на рис. 159. Процесс электролиза в этом электролизёре не прекращается после отключения источника питания в течение нескольких часов. В результате общие затраты энергии на процесс электролиза резко уменьшаются.

Рис. 159. Низкоамперный электролизёр
1538. Почему электролизёр, представленный в патенте №2227817 (рис. 159) назван низкоамперным? Потому что в нём идёт процесс электролиза при среднем токе 0,02А.

1539. Чему равнялась скважность импульсов? Она была значительной.

1540. Зависит ли производительность ячейки с коническими электродами (рис. 159) от их размеров? Нет, не зависит.

1541. Почему появляется потенциал на электродах электролитической ячейки до заправки её раствором? Это явление связано с поляризацией молекул воздуха силой гравитации.

1542. Почему в пустой электролитической ячейке появляется положительный заряд на верхнем электроде, а отрицательный – на нижнем? Причина этого - поляризация ионов воздуха гравитационным полем. Ион _ молекулы воды - главный ион в воздухе. Он имеет линейную структуру, на одном конце оси, которого - электрон, а на другом - протон атома водорода. Так как масса протона почти в 1800 раз больше массы электрона, то осевые электроны этого иона оказываются вверху, а осевые протоны внизу. В результате на верхнем электроде формируется положительный потенциал, а на нижнем – отрицательный.

1543. Почему при заправке электролитической ячейки электролитом на её электродах автоматически появляется заряд больший, чем на электродах пустой ячейки? Потому что увеличивается концентрация ионов, поляризованных гравитационным полем.

1544. Как зависит энергетическая эффективность электролизёра от расстояния между электродами? С уменьшением зазора между коническими электродами энергетическая эффективность растёт.

1545. Как зависит энергетическая эффективность получения газов из воды от плотности раствора при импульсном питании электролизёра? С уменьшением плотности раствора энергетическая эффективность ячеек именно этого электролизёра (рис. 159) растёт.

1546. Сколько патентов получено на низкооамперные электролитические ячейки? Около 5.

1547. Почему в низкоамперной электролитической ячейке газы выделяются в течение многих часов после отключения внешнего источника питания? Причина известна.

1548. Как интенсифицировать этот процесс и увеличить его длительность? Самый большой недостаток низкоамперного электролизёра – независимость его производительности от площади электродов. Он не масштабируется.

1549. Почему потенциал на электродах низкоамперной ячейки не уменьшается до нуля? Причина хорошо известна – пребывание ионов в поляризованном состоянии.

1550. Можно ли реализовать энергетический эффект импульсного питания электролизёра в соответствии с новым законом формирования мощности в электрической цепи, если первичный источник электрической энергии генерирует напряжение непрерывно? Конечно, можно.

1551. Каким должен быть первичный источник питания, чтобы он позволял, в соответствии с законом формирования мощности электрической цепи, реализовать энергетическую эффективность процесса импульсного питания электролизёра? Он уже есть. Это электромотор-генератор (рис. 160).

1552. Любой электролизёр, заряжаясь, приобретает электрический потенциал, равный, примерно, двум вольтам на ячейку. Последующее постепенное уменьшение этого потенциала указывает на то, что его можно подзаряжать не непрерывно, а импульсами. Как велико может быть в этом случае уменьшение затрат электрической энергии на процесс электролиза воды? Мы уже дали ответ на этот вопрос в вопросах № 1495-1496.

Рис. 160. Фото электромотора - генератора МГ-1

1553. Какая методика использовалась для определения столь небольшого количества водорода, генерируемого низкоамперным электролизёром? Поскольку лабораторная модель ячейки низкоамперного электролизёра генерирует небольшое количество газов, то самым надёжным методом определения их количества является метод определения изменения массы раствора за время опыта и последующего расчета выделившегося водорода и кислорода. Известно, что грамм-атом численно равен атомной массе вещества, а грамм-молекула – молекулярной массе вещества. Например, грамм-молекула водорода в молекуле воды равна двум граммам, а грамм-атом атома кислорода – 16 граммам. Грамм-молекула воды равна 18 граммам. Так как масса водорода в молекуле воды составляет 2х100/18=11,11%, а масса кислорода – 16х100/18=88,89%, то это же соотношение водорода и кислорода содержится в одном литре воды. Это означает, что в 1000 граммах воды содержится 111,11 грамм водорода и 888,89 грамм кислорода.

Один литр водорода весит 0,09 гр., а один литр кислорода -1,47 гр. Это означает, что из одного литра воды можно получить 111,11/0,09=1234,44 литра водорода и 888,89/1,47=604,69 литра кислорода. Из этого следует, что один грамм воды содержит 1,23 литра водорода.

Затраты электроэнергии на получение 1000 литров водорода сейчас составляют 4 кВтч, а на один литр – 4 Втч. Поскольку из одного грамма воды можно получить 1,234 литра водорода, то на получение водорода из одного грамма воды сейчас расходуется 1,234х4=4,94 Втч. Реализация этой методики осуществлялась с помощью электронных весов, которые взвешивали блок ячеек с точностью 0,01 гр.

1554. Есть ли информация о том, что другим исследователям удалось воспроизвести эксперименты по низкоамперному электролизу? Такие эксперименты воспроизведены за рубежом около 3-х лет назад и получены положительные результаты. Информация об этом по адресу: http://peswiki.com/index.php/Directory:Kanarev_Electrolysis

1555. Есть ли в Природе закон формирования энергетической мощности, физическая суть которого соответствует закону формирования импульсной электрической мощности? Да, такой закон существует. Он реализуется в процессах нагревания и охлаждения молекул. Они получают энергию импульсно, в виде локализованных фотонов, которые, будучи излучёнными, теряют всякую связь со своим первичным источником, Солнцем, например.

1556. Управляет ли закон формирования энергетической мощности процессом фотосинтеза? Процесс фотосинтеза управляется фотонами, локализованными образованиями, несущими импульсы энергии, излучённые Солнцем.

1557. Можно ли полагать, что полученные экспериментальные данные указывают на возможность искусственного воспроизведения процесса электролиза воды идущего при фотосинтезе? Небольшие затраты энергии на процесс электролиза воды и длительная работа ячеек без внешнего источника питания (рис. 159) создают серьёзные предпосылки для создания электролизёров, работающих по принципу близкому к тому, что идёт при фотосинтезе.

1558. В чем главная сущность противоречий в показаниях приборов, подключённых к клеммам электролизёра? Ответ на этот вопрос на рис. 149. На клеммах любого электролизёра постоянный потенциал, примерно, равный двум вольтам, умноженным на количество ячеек в электролизёре. Это – среднее напряжение Vc на клеммах электролизёра (рис. 149). Оно значительно больше средней величины импульсного напряжения, подаваемого на клеммы электролизёра.

1559. Почему при уменьшении площади катода по сравнению с площадью анода в зоне катода возникает плазма (рис. 161, b)? Потому что у катода в этом случае увеличивается плотность положительно заряженных ионов. Роль положительных потенциалов в этих ионах выполняют протоны атомов водорода. Они отделяются от положительных ионов и молекул воды, устремляются к отрицательно заряженному катоду (-) и соединяются с электронами, пришедшими из катода. В результате в зоне катода (Р-Р, рис. 161, b) формируется плазма атомарного водорода.

Рис. 161: а) кластер ионов _ в электрическом поле: _ – протон атома водорода в зоне катода; е6 – электрон атома кислорода в зоне анода; b) схема простейшего плазмоэлектролитического реактора: 1-катод и входной патрубок для раствора, 2-анод, 3 - выпускной патрубок парогазовой смеси, Р – зона плазмы; c) вольтамперная характеристика плазмоэлектролитического реактора: точка 5 соответствует предельному натяжению ионного кластера _ приложенным электрическим потенциалом, после которого протон _ отделяется от иона _ и устремляется к катоду, получает электрон и образует атом

водорода.

1560. Какую температуру может иметь плазма при плазменном электролизе воды и от чего она зависит? Интенсивность этой плазмы зависит от приложенного напряжения и от расхода раствора, омывающего катод. Чем больше приложенное напряжение и больше расход раствора, тем интенсивнее плазма. Она свободно плавит и испаряет вольфрам, температура плавления которого равна 3382град, а температура кипения – 6000град.

1561. Какое явление генерирует шум при плазменном электролизе воды? Часть водорода, образовавшегося в зоне плазмы, вновь соединяется с кислородом, генерируя микровзрывы в виде шума, сопровождающего этот процесс.

По мере повышения напряжения (рис. 161, с) увеличивается натяжение ионных кластеров (рис. 161, а). В результате связи между электронами и протонами атомов водорода разрушаются и протоны устремляются к катоду. Вначале в самом растворе вблизи катода появляются отдельные искры. Это указывает на то, что протоны атомов водорода отделяются от ионов _ и возможно от молекул воды и в процессе движения их к катоду вновь соединяются с электронами, синтезируя новые атомы водорода. Дальнейшее повышение напряжения увеличивает количество протонов, отделившихся от ионов _ и молекул воды, и у катода формируется плазма атомарного водорода (рис. 161, с точки 5, 6). Электроны атомов водорода в этот момент находятся в возбужденном состоянии и совершают переходы с высоких энергетических уровней на низкие, генерируя свет бальмеровских спектральных линий.

1562. От чего зависит выход газов при плазменном электролизе воды? От уменьшения сгорания водорода в плазме.

1563. Можно ли уменьшить количество водорода, сгорающего в плазме при плазменном электролизе воды? Такие технические решения существуют и мы расскажем о них ниже.

1564. Почему на поверхности катода при плазменном электролизе воды идёт трансмутация ядер химических элементов? Может ли плазмоэлектролитический процесс стать основным в изучении трансмутации ядер атомов химических элементов? Потому, что поверхность катода бомбардируют протоны атомов водорода, отделившиеся от молекул воды и ускоренные разностью потенциалов. В результате формируются условия, аналогичные условиям в ускорителях, но только в минимальных масштабах, поэтому плазмоэлектролитический процесс может найти применение в управляемой трансмутации ядер.

1565. Почему при плазменном электролизе воды дополнительная тепловая энергия генерируется только при турбулентном течении раствора в зоне плазмы? Это слабо изученный процесс. Независимой комиссии был представлен его вариант с турбулентным течением раствора в зоне плазмы. Комиссия зафиксировала энергетическую эффективность процесса, равную 145%.

1566. В чем заключается главная трудность получения дополнительной тепловой энергии при плазменном электролизе воды? Технические сложности защиты зоны перехода от катода к проводу, подводящему к нему напряжение.

1567. Удалось ли изготовить действующую лабораторную модель плазмоэлектролитического реактора, генерирующую дополнительную тепловую энергию? Такая установка была изготовлена специалистами АВТОВАЗа. Это комнатный нагревательный прибор, который устойчиво генерировал 20-25% дополнительной тепловой энергии.

1568. Сколько плазмоэлектролитических устройств было запатентовано в процессе изучения их работы? Получено около 10 патентов.

1569. Может ли электрический потенциал накапливаться в геологической воде в зонах высокой температуры и возможно ли образование подземных молний? Геологи свидетельствуют, что такие явления существуют.

1570. Возможно ли генерирование дополнительной тепловой энергии в воде без плазменного процесса? Возможно. Для этого надо растянуть ионные кластеры _ до предплазменного состояния (точка 5 на рис. 162, с) и воздействовать на них такими импульсами напряжения, при которых связи у них разрывались бы на ничтожно малые промежутки времени, в результате которых валентные электроны успевали бы восстанавливать свои энергетические параметры за счёт поглощения эфира до нормы и вновь формировать свои прежние связи, излучая при этом фотоны, нагревающие воду. В этом случае валентные электроны трансформируют энергию эфира в тепловые фотоны.

1571. Какова энергетическая эффективность предплазменных электролитических процессов? Мы уже привели результаты экспериментов, из которых следует, что предплазменный процесс электролиза воды генерирует дополнительной тепловой энергии в 30-50 раз больше потребляемой электрической энергии.

1572. Выделяются ли газы при предплазменном электролизе воды? Выделяются, ноих очень мало.

1573. Почему процесс назван предплазменным? Потому что он реализуется в предплазменном состоянии ионных кластеров. Происходит это при строго определённых параметрах так называемого диэлектрического зазора (рис. 162, а, позиция 15), величина которого изменяется в определённых пределах. Выход за эти пределы автоматически переводит предплазменный процесс в плазменный, энергетическая эффективность которого значительно меньше эффективности предплазменного процесса.

1574. Почему зазор назван диэлектрическим? Потому что он формируется плоскостями (рис. 162, а, позиция 15) из диэлектрического материала (фторопласт, оргстекло).

Рис. 162: а) схема ячейки водоэлектрического генератора тепла (патент № 2258098):
1575. Известно, что напряжение для нагревания воды можно подавать непрерывно и импульсами. Какой из этих процессов эффективнее при воздействии на ионы, кластеры и молекулы воды? Воздействие на ионы воды импульсами напряжения эффективнее воздействия постоянным напряжением.