Разработана высокоэффективная электролитическая установка по производству из воды водорода при высоком давлении (далее - ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА).

ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА входит в состав АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.

АВТОНОМНЫЙ КОМПЛЕКС СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ может включать в себя такие автономные источники электроэнергии, как:

солнечные батареи;

ветроэлектрогенераторы;

паросиловые установки, работающие на местном твёрдом топливе, включая ТБО;

малые ГЭС;

волновые электростанции;

приливные электростанции;

геотермальные электростанции;

прочие автономные источники электроэнергии.

Производство электроэнергии этими источниками зависит от непостоянных природных факторов (ветер, солнечный свет и пр.)

Потребление электроэнергии определяется другими факторами, связанными с производственной и бытовой необходимостью.

Очевидно, что по времени и по количеству производство электроэнергии не совпадает со спросом на неё со стороны потребителей.

Для того, чтобы разрешить это противоречие был создан ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА, позволяющий сохранять и накапливать энергию разнообразных нестабильных источников, вырабатывая за счёт этой энергии чистый и мощный возобновляемый энергоноситель - водород при высоком давлении. Производимый водород направляется в баллоны, где может храниться неограниченное время и расходоваться по мере необходимости.

Опытный образец генератора водорода высокого давления представляет собой модуль, состоящий из восьми электрически соединённых между собой электролизных блоков. Модуль закреплён внутри герметичного титанового корпуса цилиндрической формы, заполненного гидравлической жидкостью. Рабочий ток подведён к модулю через герметичные токовые вводы. Опытный образец генератора водорода питается через диодный мост от сети переменного тока 220 В. Потребляемая электрическая мощность - 700 Вт.

Производительность - 110 литров водорода в час (в пересчёте на атмосферное давление).

Заполнение водородом стандартного 40-литрового баллона до 12,5 МПа (~125 атмосфер) происходит за 45 часов.

Новые возможности и перспективы использования

Ниже перечислены обстоятельства и приведены примеры, позволяющие утверждать, что предлагаемое решение - "ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ" - вполне может занять одно из центральных мест во всемирном движении за свободную энергетику и стать основой самостоятельного крупного бизнеса.

1. Водород является чистым и мощным возобновляемым энергоносителем. Удельная теплота сгорания водорода в три раза больше, чем нефти, мазута, бензина и прочих нефтепродуктов и в четыре раза больше, чем угля.

2. Вода для производства водорода доступна повсеместно. Например, дистиллированную воду в необходимом количестве можно получать в любом месте планеты, конденсируя её из воздуха на холодной поверхности теплообменника специального холодильного устройства.

Для заправки ГЕНЕРАТОРОВ ВОДОРОДА можно использовать дождевую воду.

3. Для работы ГЕНЕРАТОРА ВОДОРОДА необходима электроэнергия, поэтому он входит в состав АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ, включающего в себя солнечные батареи, ветроэлектрогенераторы и прочие автономные источники электроэнергии.

4. Водород вырабатывается из воды электролизом непосредственно при высоком давлении и направляется в баллоны.

5. Водород в баллонах можно сохранять неограниченное время.

6. Водород можно использовать для получения электричества, полезной работы (при использовании топливных элементов, двигателей внутреннего сгорания и пр.), а также для отопления и горячего водоснабжения.

7. Водород можно использовать стационарно (например, для энергообеспечения автономного дома, приусадебного участка).

8. Водород можно использовать в качестве источника энергии транспортного средства (электрический автомобиль, вездеход, сельскохозяйственная техника, геликоптер, квадрокоптер и пр.)

9. Предлагаемый ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА не зависит от электрических и прочих сетей и коммуникаций. Он может быть установлен в любой местности, где доступен ветер, солнечный свет и прочие источники "свободной энергии".

10. Рассмотрим один из наиболее ярких примеров успешной реализации водородного электромобиля, что позволит нам лучше увидеть состояние и перспективы водородной энергетики - вообще, и предлагаемых ГЕНЕРАТОРОВ ВОДОРОДА - в частности.

Toyota Mirai (Mirai в переводе с японского означает "будущее") - электрический автомобиль на водородных топливных элементах, впервые был представлен публике в ноябре 2013 года на Токийском автосалоне.

В топливных элементах автомобиля энергия окисления водорода преобразуется с КПД 83 % в постоянный электрический ток с максимальной мощностью 114 кВт. (Среднестатистический двигатель компании Toyota имеет КПД 23 %.) Этот постоянный ток четырёхфазным конвертером преобразуется в переменный ток с напряжением 650 вольт.

Батарея топливных элементов Mirai из 370 ячеек имеет объём 37 л и весит 56 кг.

На Mirai установлен синхронный электродвигатель переменного тока с максимальной мощностью 113 кВт.

Под днищем электромобиля располагаются два углепластиковых баллона (60,0 и 62,4 литра) для хранения 5 кг водорода под давлением 70 МПа (~700 атмосфер). Время полной заправки двух баллонов - 3 минуты.

Максимальная дальность поездки на одной заправке составляет 650 километров.

Максимальная скорость - 175 км/ч.

До 100 км/ч машина разгоняется за 9.6 секунд. [1]

Функция Power take off System позволяет использовать Mirai в качестве источника электроэнергии для дома. Производитель предоставляет специальный кабель, позволяющий запитать электросеть дома от розетки в багажнике автомобиля.

По данным компании Toyota Mirai с полными баллонами водорода способна обеспечить электроэнергией "среднестатистический американский дом" на протяжении недели.

Цена на Toyota Mirai в США составляет $ 57500. С федеральными и государственными льготами цена составит менее $ 45000. Плюс - покупатели бесплатно получают водород в течение трех лет. [2]

По планам компании в 2020-м мировые продажи Toyota Mirai должны достигнуть 50 тысяч.

По прогнозам к 2050 году население Земли увеличится до 9,6 млрд., причём 70% из них будут проживать в городах. К этому сроку Toyota планирует полностью отказаться от автомобилей с ДВС в качестве основного источника энергии.

11. Зная массу запасённого в баллонах Mirai водорода (5 кг), удельную теплоту (т.е. энергию) сгорания (окисления) водорода (40 кВт*ч/кг), КПД преобразования энергии окисления водорода в энергию постоянного электрического тока в топливных элементах автомобиля (83 %), можно рассчитать энергоёмкость источника электроэнергии Toyota Mirai с полными баллонами водорода: 5 кг * 40 кВт*ч/кг * 0,83 = 166 кВт*ч.

Батарея топливных элементов Mirai весит 56 кг.

Если принять, что полная масса источника электроэнергии Mirai (включая баллоны и прочие элементы конструкции) равна 100…150 кг, то удельная энергоёмкость этого источника составляет 1,1…1,66 кВт*ч/кг.

12. А теперь сравним некоторые основные технические характеристики источника электроэнергии Toyota Mirai, включающего в себя батарею топливных элементов и баллоны с водородом, с соответствующими параметрами литий-ионных аккумуляторов и суперконденсаторов, которые используют некоторые производители электрических транспортных средств.

Как видно из таблицы, по основному показателю - удельной энергоёмкости - водородный источник электроэнергии Toyota Mirai в десятки и сотни раз превосходит лучшие образцы аккумуляторов и суперконденсаторы.

Заключение