Strategia energetica in domeniul hidrogenului

 În contextul schimbărilor climatice se impune adoptarea de noi dispozitive de producere a energie ce sunt mai sustenabilă și nepoluantă. Valorificarea energiei produse de valuri , vânt, soare, cursuri de apă este cunoscută și nu este necesar a o aminti în prezentul material decât dacă va fi necesar a o intercala în tehnologi de obținere a hidrogenului deoarece prezentul material se va axa pe prezentarea unor metode inovative de obținere a hidrogenului.

 Hidrogenul ca furnizor de energie

 Hidrogenul este un element ce poate asigura energia verde necesară consumatorilor deoarece prin arderea lui se obține energie calorică, prin explozia lui se poate obține lucru mecanic sau se poate folosi în celule de hidrogen pentru obținerea energiei electrice. Remarc totuși un aspect prin arderea lui sau utilizarea in celulele de hidrogen se consumă la doi atomi de hidrogen , un atom de oxigen ce se transformă în apă. Există deci un consum de oxigen din mediul ambiant de aceea eu m-am concentrat pe tehnologii mai ecologice decât pe cele precizate pentru a nu lua oxigenul din mediul ambiant ci pentru a produce și oxigenul necesar întreținerii arderii, realizării exploziei. Dacă extrapolăm utilizarea exclusiv doar a  hidrogenului  pentru ardere sau obținere energie electrică la nivelul tuturor dispozitivelor de locomoție sau încălzire atunci avem un consum uriaș de oxigen ceea ce nu ar fi sănătos pentru ființele vii ce consumă și oxigen.

Hidrogenul este cea mai mică particulă din elemnentele chimice cunoscute și are proprietatea de a difuza prin materiale iar dacă gazul metan nu poate trece prin porii sau racordurile etanșe hidrogenul poate trece prin racorduri mai puțin etanșe.

Eu personal nu recomand transportul la consumatori a hidrogenului pur, doar reformat cu alte gaze de sinteză, deși unii specialiști consideră că hidrogenul sub forma de gaz, poate fi transportat prin conducte, poate fi pastrat în rezervoare subterane, ca gaz, fie sub forma solida, ca hidruri. In acest mod problema stocării energiei devine mai simpla.

Din hidrogenul utilizat la consumatori, rezulta vaporii de apa care apar în urma arderii lui prin amestecul stochiometric cu oxigenul, evitând poluarea atmosferei, deci se consideră un combustibil verde.

Se preconizeaza ca energia electrica necesara producerii hidrogenului si oxigenului in celule de electroliza sa provina din energia nucleara sau prin conversie directa din energie solara, transformarea lui prin electroliză se realizează cu pierdere de energie. 

 Metode inovative de obținere a hidrogenului

Pasiunea meu este găsirea metodelor de obținere a hidrogenului . O parte a timpul meu liber l-am dedicat găsirii de noi metode mai eficiente de obținere a hidrogenului.

 Electroliza apei prin metode proprii

Pentru a obține apa distilată obținerii electrolitului în mod eficient am inovat o metodă de obținere a apei distilate cu ajutorul energiei solare. Metoda mea era construirea de tuburi etanșe de grafit sau de alte materiale cu coeficient ridicat de conductivitate termică dar și o vopsea termoconductivă, fotoabsorbantă, fotocalorică ce are calitatea de a avea un coeficient ridicat de transfer termic dar și de absorbție a fotonilor și transformare în căldură. Aceste tuburi se izolează într-o incintă transparentă adiabatică. Prin absorbția căldurii aceste tuburi se încălzesc și aburul sub presiune generat poate învârti o turbină cu aburi pentru generarea de curent electric dar și producerea de apă distilată prin condensarea aburului traversat de o incintă de aluminiu cu lamele exterioare cu răcitor pe bază de aer din mediul ambiant. Se poate obține astfel și apă distilată și energie electrică.

 Achiziționarea de centrale termice pe cărbuni și pe gaz este vitală deoarece ele au toată infrastructura necesară obținerii energiei electrice și transferului acesteia către rețeaua națională de energie electrică.

 Electroliza fotovoltaică

 Pentru a avea avantajul obținerii unui coeficient cât mai mare de eficiență a energiei se poate folosi electrozi cu suprafață sinterizată de oxid de titan și  sinterizare de suprafață de nickel.

Electrolizorul respectiv este concepție proprie

 Tinand seama de faptul ca electrodul negativ, catodul, are tendinta de a ceda electronii, iar anodul (+) are tendinta de a acepta electroni, procesele mai pot fi scrise sub forma:

(-)2H2O+2e-H2(g)+2HO
(+)2H2O- O2(g)+4H + 4e
Deci la catod se degaja hidrogenul iar la anod oxigenul.

Se folosește placa de cupru sinterizată cu oxid de titan ca electrod negativ unde se obține hidrogen iar placa de cupru sinterizată cu nickel ca anod.

Catodul prin expunere la soare se încarcă cu electroni deoarece oxidul de titan este un material fotocatalitic și în contact cu apa disociază molecula de apă în ion de hidrogen și hidroxil fără să fie necesară racordarea la energie electrică , totuși acest proces se amplifică dacă este supus unui curent de slabă intensitate.

Electolitul recomandat este hidroxidul de litiu, hidroxidul de potasiu sau hidroxidul de sodiu.

 Electrolizorul va fi dispus pe orizontala cu o placa cat mai mare pentru expunerea la soare , electrodul cu oxid de titan sa fie expus in partea superioara, cu membrana separatoare de ioni, pentru hidrogen și oxigen, cu barbotoare separate pentru oxigen si hidrogen.

 Nu cred că există un dispozitiv pe piață așa cum l-am conceput eu deși am constatat că la Universitatea Stanford un student a cercetat electroliza cu electrod de pereskovita cu ajutorul ultravioletelor cu eficiență ridicată, probabil există și bretevet de invenție pentru așa ceva.

 Dezavantaj: electroliza este mai eficientă doar în zilele cu soare iar la ora actuală există panouri fotovoltaice ce produc energie electrică . Doar prin teste pot constata dacă această metodă este mai eficientă sau nu.

Este necesar achiziția unei unități de sinterizare deoarece suprafețele sinterizate se depreciază în timp și este necesar periodic refacerea stratului sinterizat.

 

Metodă chimică de obținere a hidrogenului

 Pe lângă reacția chimică a  apei cu aluminiului cu hidroxidul de sodiu și potasiu din care rezult hidrogen și aluminol care poate fi folosită la flocularea apei , a cărămizilor sau ceramicii termorezistente, a obținerii unor betoane cu proprietăți supreioare, consider că din punct de vedere energetic și al deficitului materiei prime, aluminiul, chiar dacă e deșeu, e mai importantă existența materiei prime – aluminiul decât obținerea hidrogenului și aluminolului. Deși este brevetată această metodă nu o recomand a fi folosită în industria obținerii energiei electrice.

Cercetătorii afirmă că dintr-un kg de aluminiu se obține energie de 225kw/h prin această metodă.

Metodă catalitica de obținere a hidrogenului

 Metoda ce o recomand eu este inovativă, similară cu a reacției bombelor cu hidrogen dar fără material radioactiv.

Se știe cum funcționează o bombă cu hidrogen de ce este așa de puternică, litiul topit are proprietatea de a disloca cantități uriașe de hidrogen din molecula de apă , de aceea bombele cu hidrogen sunt testate în apă. Litiul topit va acționa ca un catalizator, fără să intre în reacție chimică, trebuie menținut la temperatura optimă.

Astfel pentru a înblânzi tehnologia bombei cu hidrogen și a obține un generator de hidrogen folosit în scopuri civile , cu rentabilitate ridicată, am dorit testarea litiului topit la 230 grade celsius combinat cu staniul , în spărtura de ceramică. Acest aliaj topit se va afla într-o incintă prin care aburul fierbinte de apă la temperatura de 230 de grade sa barboteze prin topitura de aliaj, astfel hidrogenul din aburul de apă se disociază chimic , chiar și hidroxilul ramas se disociaza ramanand oxigen.

Aburul fierbinte se obține prin incalzirea unui rezervor de apă și a unei serpentine foarte fine de cupru .Initierea obținerii temperaturii a rezervorului de apă are loc prin incalzirea rezervorului si a spiralei de cupru. Pana la atingerea temperaturii optime aburul este eliberat in atmosfera prin electrovalva cu senzor de temperatura această va intra in incinta rezervorului cu litiul. Trebuie să existe un niplu distribuitor pentru cele 2 canale de acces: atmosfera respectiv reactor-barbotor.

Prin menținerea temperaturii de 230 grade a litiului se inlatura posibilitatea oxidării.

Am conceput sistemul pentru obținerea hidrogenului pentru autoturisme rezervorul de apa fiind lipit de blocul motor iar spirala de cupru in jurul galeriei de evacuare ce atinge temperaturi de 600-800 grade.

Cantitatea de hidrogen și oxigen obținut prin această metodă este impresionant de mare.

Din păcate aceast procedeu nu poate avea loc deoarece în miezul bombei cu hidrogen se ating temperaturi extreme de peste 3000 de grade celsius când are loc termoliza apei si disocierea termcă a apei iar oxizii de litiu proveniți din reactia chimică 2Li+2H2O=2LiOH+4H2 în reacția termoliză ajunge ca 4LiOH = 2Li+ 2H2+2O2 și de aici o reacție în lanț de plasmă - disociere - ionizare - plasmă - vapori - disociere.

 

Dezavantaje: -se obține LiOH ce are nevoie de temperaturi de peste 1700 grade celsius pentru disociere iar acesta se evaporă odată cu apa; -se obține un amestec stochiometric de hidrogen si oxigen ce nu poate fi valorificat eficient decat printr-o turbina rotativa tesla cu camera de explozie , tot inovatie personala. Nu exista o asemenea camera de explozie pe piață. Turbina poate antrena un generator electric . Amestecul stochiometric nu va putea fi transportat prin conducte, trebuie folosit instantaneu.

 

Metoda termică (termoliza ) de obținere a hidrogenului pentru obținerea energiei calorice

Pentru obținerea eficientă a energiei electrice cu ajutorul hidrogenului, proiectul meu este realizarea unei centrale de putere atomo nucleare dar fără materiale radioactive.

Centrala se bazează pe proprietățile grafitului și ale hidrogenului obținut din apă.

Reactorul va fi construit din țevi de grafit încorsetate în ceramică termorezistenta, ce va avea un schimbator de caldura ce va funcționa cu metale topite iar metalele topite vor incalzi apa ce va produce abur pentru turbina . La un capăt al țevii de grafit va fi un rezervor de apă cu bila ceramica de sens al presiunii. Apa se va incalzii la temperatura cat mai mare de abur uscat și va ieși prin țeava de grafit încălzită prin inducție electrică la 2800-3000 grade celsius. La această temperatura aburul uscat se transformă în ameste stochiometric care are proprietatea de a se transforma în plasmă, plasma de HHO oxihidrogen are proprietatea de a topi orice material din univers de aceea după inițierea încălzirii reactorul de grafit acesta trebuie răcit. Răcirea se face prin oprirea inductorului și prin bare de grafit ca la reactoarele nucleare. Incinta reactorului trebuie izolata termic și depresurizata permanent.

Astfel se realizeaza o centrala cu turbina pe aburi.

La această temperatură apa devine plasmă în mod continuu, secretul stă în modalitatea de a menține țeava de grafit fără să sublimeze și de a proiecta dispozitivele de injecție ce să funcționeze fără curent și să reziste temperaturii de explozie a amestecului stochiometric de hidrogen si oxigen sub formă de plasmă.

 Metodă de obținere a hidrogenului prin procedeu gravitațional

 O altă idee proprie de obținere a hidrogenului a fost inspirată de realizarea de catre un ONG din Austria a unui dispozitiv submers adica scufundat în apă ce funcționează cu aer comprimat.

Acesta are niste cuve insiruite pe un lant aflat intre 2 roti distantate la capete aceste cuve sunt antrenate in miscare de catre aerul suflat cu presiune la fundul tubului. Aerul sub presiune umplu cuvele cu aer si ridica cuva la suprafata, dupa care acestea se scufunda. Roata superioara determina invartirea unui generator electric. Diferenta de presiune exercitata de apa determina ridicarea cuvelor si invartirea generatorului. Cu cat sunt mai multe cuve cu atat generatorul dezvolta o energie mai mare. Si acest generator poate fi o viitoare centrala de energie electrica ce poate fi amplasat in lacurile adanci, lacurile de acumulare ale hidrocentralelor

Avantajul generatorului gandit de mine este ca nu mai este necesara suflarea cu presiune a aerului in apa ci amplasarea in partea de jos a unui electrolizor astfel curentul electric ajunge in partea de jos cu ajutorul unui cablu iar diferenta de presiune nu afecteaza transportul energiei electrice ca in cazul aerului sub presiune.

Prin electroliza se elibereaza hidrogen si oxigen iar aceste gaze incarca cuvele concave , separat pentru hidrogen si oxigen. La iesirea din submersie a cuvelor aceste gaze se colecteaza iar cuvele insiruite se scufunda intr-o miscare continua. Prin miscarea cuvelor se invarte generatorul si se obtine energie electrica si totodata hidrogen si oxigen.

 Mai am multe proiecte in domeniul obtinerii energiei verzi si mi-as dori sa lucrez la dvs pentru a realiza aceste proiecte sau alte asemenea. Sunt interesat sa lucrez și ca voluntar dar să îmi puneți la dispoziție un mic atelier sau garaj sau laborator.

 Există pe piață centrale electrice pe ionizare sau inducție ce sunt mai eficiente decât cele pe rezistență deci obținerea energiei electrice este mai importantă decât transportul gazului. O centrala electrica sau plită pe inducție prezintă mai multă siguranță în exploatare decat transportul gazului pe conductă și util