2019 december 6 - péntek

2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

Andrija Puharich a 70-es évek végén az autójával – melynek üzemanyaga víz volt – beutazta Amerikát és Mexikót. Puharich alaposan tanulmányozta a vízbontás lehetőségeit, mivel a legenergiatakarékosabb módszert akarta kifejleszteni – és végül is siker koronázta a fáradozásait.

Elgondolkoztál már azon, hogy mit is kezdhetnél egy régi Hifi készülékkel? Nos, a válasz a következő: használd a víz lebontására.

Mint más kutatók, így Puharich is rájött arra, hogy a víz lebontása egy rezonanciafrekvencián rezegtetett összetett hullámforma segítségével megoldható.

Egyszerűen csak frekvenciák és azok harmonikusainak sokaságát kell alkalmaznod különböző hullámformákat állítva elő, melyek a vízmolekulát alkotó atomok magjait és elektronjait megrezegtetik. Mindehhez polarizált elektromágneses mezőre van szükség.

A hagyományos elektrolízisnél egyenáramot használunk, mely már eleve polarizált, így az anód és katód között kialakult erős elektromágneses mező a vízmolekulákat észak-dél (vagy ‘+’ – ‘-‘) irányba állítja és addig húzza a molekulákat alkotó H-O atomokat egymással ellentétes irányba, míg a köztük lévő kötés meg nem szűnik. Ennek a hatásfoka azonban nem túl jó, mindössze 50 – 71 %.

Ezt a hatásfokot próbálják meg javítani azok a módszerek, melyeknél az áram "Ki-be" kapcsolásával az atomok közötti kötést először széthúzzuk majd pedig ezt a húzást megszüntetjük. Ez molekuláris szinten egyfajta kifáradást eredményez, ahhoz hasonlóan, mint amikor egy fémdarabot hajlítgatunk, míg az el nem törik. Az áramnak ez a "Ki-be" kapcsolása azonban nem javítja jelentősen az elektrolízis hatásfokát.

Az áttörést néhány különleges frekvencia használata hozta meg, mint például 600 Hz és 42,8 KHz, melynek során a már eleve széthúzott H-O kötésen még csavarunk egyet. Viszont ezt a trükköt nem egy adott frekvencia vagy hullámforma segítségével végezzük el.

A H-O kötés jóval képlékenyebb, mint ahogy néhány ember azt gondolja. Ez olyan, mint amikor széthúzunk egy gumiszalagot, így próbálva meg azt elszakítani. Maga a széthúzás önmagában csak akkor működik, ha van elegendő brutális erőnk (mint például a plazma ív esetében), de ez energiapocsékolás. Ha viszont van egy ollónk, amivel a széthúzott gumit elvághatjuk, akkor az jóval kevesebb energiát igényel.

Tulajdonképpen ez történik a rezonanciafrekvencián.

A kémiai kötéseket először "széthúzzuk" majd "csavarunk" egyet rajtuk, ami azt eredményezi, hogy az atomok polaritása már nem lesz fázisban, ezért az atomok taszítani kezdik egymást. Az atommagok pozitív töltésűek, így azok taszítják egymást, viszont a "viszonylagos pörgési kapcsolataik" és a negatív elektronjaik révén mégis össze tudnak kapcsolódni. Ha megváltoztatjuk ezt a "pörgési kapcsolatot" egy adott frekvenciájú elektromágneses mező segítségével, akkor ezek az atomi kötések megcsavarodnak, és ha még húzzuk is őket, akkor azok nagyon könnyen elszakadnak.

Hogyan oldotta ezt meg Andrija Puharich? Ezt tudjuk meg az itt következő szabadalmából (melynek tartalmát a fordítás során kissé megnyirbáltam).

A találmány rövid ismertetése

A klasszikus kvantumfizika szerint a vízmolekulának két különböző szögű kötése van, 104° és 109°28′.

A jelen találmány olyan módszert ismertet, mely a vízmolekulákat energizálja oly módon, hogy a 104°-os szöget bezáró kötést 109°28′-os tetraéder alakú geometria formává változtatja.

Egy elektromos függvénygenerátor (1. részegység) összetett elektromos hullámformát állít elő, mely megfelel a tetraéder alakú vízmolekulák összetett rezonanciafrekvenciáinak. Ez az összetett elektromos hullámforma a vízmolekulákat szétszakítja az azokat alkotó hidrogénra és oxigénra.

A találmány részletes ismertetése

1. rész – A készülék

A készülék három részegységből áll: az elektromos függvénygenerátorból, a termodinamikai készülékből és a víztartályból.

1. részegység – Elektromos függvénygenerátor

Az eszköz kimeneti jele egy hangfrekvenciás 20 és 200 Hz közötti tartományú jel által modulált 200 és 100 000 Hz közötti vivőhullámból áll. Ennek a kimenő jelnek az impedanciáját (ellenállását) folyamatosan összehasonlítjuk a terheléssel, mely ebben az esetben a 2.részegység, azaz a termodinamikai készülék. Tekintsd meg az 1.ábrát.

1fig1 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

1.ábra. Az elektromos függvénygenerátor sematikus rajza (1. részegység)

2. részegység – termodinamikai készülék

A termodinamikai készülék fémből és kerámiából készült, mely hengerformájú. A központi üreges elektródát egy nagyobb, cső alakú hengerformájú acélelektróda veszi körül. Ez a két elektróda koaxiális elektródapárt hoz létre, mely az 1. részegység terheléseként szolgál. A központi cső alakú elektróda tartalmazza a vizet és egy porózus, üvegszerű kerámiaszigetelés választja el a külső elektródától. A szigetelő kerámia külső része és a külső elektróda közötti rész az elektrolizálandó vizet tartalmazza. Ez a vízcella a találmány 3. részegysége, mely két hosszú, cső alakú tűzálló üveget tartalmaz, ahogy az a 2. ábrán és a 3. ábrán is látható. A két fémelektróda vízzel érintkező része nikkelötvözettel van bevonva.

Puh_2 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

2. ábra. A találmány sematikus rajza és a termodinamikus eszköz metszete (2. részegység)

A koaxiális elektródarendszer anyaga és formája direkt úgy lett kialakítva, hogy a vízmolekulákat energizálhassa az elektrolízis érdekében. A központi elektróda üreges és azt a célt is szolgálja, hogy 3. részegység vízcellájához vezesse a vizet. A központi cső alakú elektróda nikkelötvözettel, porózus kerámiával és üvegcsővel van bevonva a teteje kivételével, mely a második elektródára néz. A külső henger alakú elektróda hővezető acélötvözetből készült és a külső részén bordákkal van ellátva. A külső elektróda belső fele nikkelötvözettel van bevonva. A központi és a külső elektróda elektromosan össze vannak kötve a külső elektróda kupolaalakú meghosszabbításával, mely a két elektródát a hidrogén ismert kioltási távolságán tartja egymástól. Nézd meg a 2. ábrán, mely a 2. részegységet illusztrálja.

3. részegység – Vízcella

A vízcella a 2. részegység felső felében található. Ezt már leírtuk a 2. részegység tárgyalásakor. A felnagyított rajzát a 3. ábrán láthatjuk. A 3. részegység vízből és üvegcsőből áll, mely a 2. részegységben található.

Puh_3 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

3. ábra. A 3. részegység metszete

A gyakorlatban elkészített készülék a következőket tartalmazza:

A – Víztartályt, sótartályt és/vagy sót

B – Mikroprocesszoros vagy más vezérlővel ellátott vízbefecskendező rendszert, melyet a következő paraméterek irányítanak:

  • Vivőhullám frekvenciája
  • Áram
  • Feszültség
  • A cella vizének RC relaxációs időállandója
  • A víz atomi mágneses relaxációs állandója
  • A hidrogén égési hőmérséklete
  • A vivőhullám formája
  • A belsőégésű motor percenkénti fordulatszáma
  • A gyújtást vezérlő rendszer
  • A hűtendő terület hőmérséklete

C – Elektromos gyújtórendszert a keletkezett hidrogén begyújtására

A 3. részegység fontos részeit képezik a cső alakú üvegszerű anyag, a cella falának geometriája és a cellában lévő vízmolekulák geometriai formája. A találmány fontos részét képezik még a vízmolekulák tetraéder formájának a manipulálása, melyről a továbbiakban fogunk beszélni.

A molekula különböző részei az elektronok segítségével kapcsolódnak össze. Az egyik lehetséges kötés a kovalens kötés, mely az elektronok megosztott birtoklásával jön létre. A hidrogénmolekula (H2) alkotja a lehető legkisebb kovalens kötést. (lásd a 4. ábrát)

1fig4 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

4. ábra. A hidrogén kovalens kötése

A hidrogéngáz molekulája úgy alakul ki, hogy az 1s elektronok egymást átfedve egy párat alkotnak. Egy új molekuláris pálya alakul ki, mint azt a 4. ábrán is láthatjuk. A kovalens kötésnél az atommagok elektronokra gyakorolt vonzó hatása tartja össze az atomokat.

A kovalens kötésnek iránya van. Az elektronok pályája megváltoztathatja az alakját és az irányát, mikor az atom egy molekula részévé válik. Mikor egy molekulában két vagy több kovalens kötés van jelen, a molekuláris geometriát a központi atom körüli kötések szögei határozzák meg. A legkülső elektronpályán lévő szabad elektron(ok) alapvető hatással vannak a molekula geometriai formájára.

A vízmolekula jól demonstrálja ezt az elvet. Az oxigén egymagában a következő elektronpálya szerkezettel rendelkezik:

1s2 2s2 2p2x 2p1y 2p1z

A vízben a hidrogénok 1s elektronjai az oxigén 2py és 2pz elektronjaival kapcsolódnak össze. Mivel a p elektronpályák derékszöget zárnak be egymással (lásd a 4a. ábrát), így 90°-os kötési szöget feltételezhetnénk. Ugyanakkor a kísérletek azt bizonyították, hogy a kötés szöge 104°. Elméletileg ezt a hibrid pályákon lévő szabad elektronokkal magyarázzák.

1fig4a 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

4a. ábra. A hidrogénkötés szöge

A kombinált vagy más néven hibrid elektronpályák akkor alakulnak ki, mikor a 2s pályán lévő elektronokat gerjesztjük s azok az alaphelyzetből a 2p elektronpálya energetikai szintjére jutnak. Az új hibrideket sp3-nak nevezzük, mivel azok egy s és három p pályából állnak. (lásd a 4b. ábrát)

1fig4b 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

4b. ábra. A hibrid és nem hibrid pályák

A hibrid sp3 pályák a térben a központi atomtól kiindulva a négy csúcs felé tetraéder formát vesznek fel. Ha a pályák egyenlők, akkor a kötések szögei a tetraéder geometriájára jellemző 109°28′-os szöget vesznek fel. A víz esetében két pályát szabad elektronok foglalnak el. (lásd a 4c. ábrát)

1fig4c 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

4c. ábra. A metán- , ammónia- és vízmolekula geometriája

Ez a két szabad elektron, mely egy atommag körül kering, nagyobb taszító hatással rendelkezik, mintha két különböző atommag körül keringenének. Ez 109°-nál nagyobbra növeli a szabadelektronok pályája közötti szöget, mely viszont összébb nyomja a kötött elektronok pályáját 104°-ra. Az ammónia (NH3) esetében, ahol csak egy szabadelektron van, a taszítás nem olyan nagy és a kötések szöge 107°. A szén a hidrogénnal rendszerint tetraéder alakzatot formál, így alakítva ki a legegyszerűbb gázt, a metánt (CH4) (lásd a 4c. ábrát és a 8.ábrát). A szabadelektronok taszítása hatással van a töltéseloszlásra és meghatározza a kovalens kötés polaritását is.

Ennek a szabadalomnak az az újítása, hogy a vízmolekulák energiaszintjét manipuláljuk elektronikus eszközökkel úgy, hogy a vízmolekulákat átalakítjuk tetraéder alakúra. A következőkben ezt mutatjuk be.

2. rész – Elektrodinamika (tiszta víz)

A tiszta vízben történő reakciók arányát és idejét, az 1., 2. és 3. részegység elektrodinamikáját és azok együttműködését fogjuk itt ismertetni. A sósvízben lejátszódó reakciókat a 3. részben fogjuk tárgyalni. Az 1. részegység kimenete automatikusan követi az itt felsorolásra kerülő hét reakcióállapotot ("A" – "F") azáltal, hogy változtatjuk a rezonanciafrekvenciát, hullámformát, áramerősséget, feszültséget és impedanciát. Nem szükséges mind a hét reakcióállapot a rendszer gyakorlati alkalmazása során, de itt megemlítjük őket a teljesség kedvéért. Ez a hét reakcióállapot csak a tiszta víz elektrolízise esetén van jelen.

"A" ÁLLAPOT

A 2. részegység 1. részegységgel való száraz töltése

Ahhoz, hogy az új rendszer beinduljon, az 1. részegység kimenetét rákötjük a 2. részegység elektródáira úgy, hogy még nincs víz a 3. részegységben. Ekkor a következő elektromos paramétereket figyelhetjük meg:

A kimeneti áram (I) értéke (száraz) terhelésnél: 0 – 25 mA

A kimeneti feszültség (E) értéke (száraz) terhelésnél: 0 – 250 V (váltófeszültség)

Nincs torzulás az amplitúdó modulált (AM) jelben vagy a szinuszos vivőhullámban, melynek frekvenciája fc 59 748 Hz és 66 221 Hz közötti tartományban mozog. Ennek átlagértéke fcátl = 62 985 Hz.

A vivőhullám fc frekvenciája a kimeneti teljesítmény függvényében változik oly módon, hogy az áram növekedésével a frekvencia csökken. Az AM hullámformát az 5. ábrán láthatjuk.

1fig5 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

5. ábra. Amplitúdó modulált vivőhullám

Itt jegyezzük meg, hogy az elektromos függvénygenerátor automatikus erősítésszabályozással van ellátva, mely az AM értékét 0 %-ról 100 %-ra, majd 100 %-ról 0 %-ra változtatja egyenlő arányban minden 3 másodpercben. Ez a 3 másodperces ciklus megegyezik a 3. részegységben lévő víz atomi szintű pörgés relaxációs idejével (tau/sec). Ennek a hatását a későbbiekben még részletesebben megtárgyaljuk.

Összefoglalva, a következő dolgokat figyelhetjük meg száraztöltésnél:

  • Az 1. részegység integritását
  • A 2. és 3. részegység koaxiális elektródáinak és az üvegszerű kerámiának az integritását
  • Az elektródák és a kerámiafelületek elektrosztatikus tisztítását

"B" ÁLLAPOT

Az 1. 2. és 3. részegység kezdő műveletei, miután a készüléket tiszta vízzel feltöltöttük. Nincs jelentős elektrolízis a "B" állapotban.

– Az 1. részegység kimeneti szinusz hulláma fodrozódó négyszöghullám formáját veszi fel a víz RC állandójának a változásakor.

– Ezen kívül, a 3. részegységben a víz polarizációjának hatására egy "nyílt áramkörös" reverzálható (visszafordítható) küszöbhatás jelentkezik, mely félhullámos egyenirányításhoz és pozitív unipoláris (egysarkú, egypólusú) impulzusok megjelenéséhez vezet.

– A 2. részegységben elkezdődik az elektródák polarizálódása, mely az igazi elektrolízis "előjátéka". Ennek bizonyítéka a hidrogén és oxigéngázok buborék formájában történő megjelenése.

A fodrozódó négyszöghullámok megjelenése.

1. fázis. Az "A" állapotú száraztöltés végén az 1. részegység kimenete a következő értéket veszi fel: I = 1 mA, E = 24 V (VF), fc = 66 234 Hz.

2. fázis. Ezt követően vizet csepegtetünk a 3. részegység vízcellájába, míg a vízszint el nem éri a központi elektróda "1" tetejét (lásd a 3. ábrát), elfedi azt, majd a felső külső elektróda "2" belső felületével érintkezik. Amint a két elektródát összekötöttük a vízzel, a következő eseménysor játszódik le:

3. fázis. fc leesik 66 234 Hz-ről 1272 Hz és 1848 Hz közötti értékre. Az áram és a feszültség szintén leesik és elkezd pulzálni a víz atomi szintű pörgés relaxációs idejével t = 3.0 sec. Az atomi szintű pörgésrelaxáció jelenlétét az oszcilloszkóp X-Y tengelyén mért hiszterézises görbe bizonyítja.

I = 0 és 0,2 mA értékek között hullámzó t ciklus

E = 4,3 és 4,8 V (VF) értékek között hullámzó t ciklus

A szinuszos vivőhullám átalakul fodrozódó négyszöghullámmá, melynek periódusa a víz RC állandójával egyezik meg. Az is megfigyelhető, hogy a négyszöghullám magasabb harmonikusai is jelen vannak (lásd a 6. ábrát).

1fig6 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

6. ábra. Fodrozódó négyszöghullám

A fodrozódó négyszöghullám megjelenésével a 3. részegységet borító üveglapon lecsapódó páraként a hidrolízis küszöbe észlelhető (de csak gyengén), melyet kis nagyítású mikroszkópban meg is láthatunk.

4. fázis. A víz RC állandójának megváltozását egy másik hatás is követi, vagyis a vivőhullám félhullámmá történő egyenirányítása. Ez a külső elektródánál a vízmolekulák tetraéder formájú magas szintű polarizációjára utal.

A már említett fodrozódó négyszöghullámok és a kis mennyiségű pára megjelenésén kívül a reverzibilis hidrolízis küszöb jelenléte is megfigyelhető. Ezt egy, az 1. és 2. részegységek közötti nyílt áramkörrel tesztelhetjük, vagyis amikor nem folyik áram az elektródákon keresztül. Ezt úgy érhetjük el, hogy a két elektróda között a vízszintet lecsökkentjük vagy megszakítjuk az áramkört az 1. és 2. részegységek között, miközben az 1. részegység be van kapcsolva és oszcillál.

A nyílt áramkör létrehozását követően azonnal megfigyelhetjük a következő hatásokat:

(a) Az fc vivőhullám frekvenciája a 4. fázisból 1272 Hz-re ugrik, majd 1848 Hz-re, végül pedig 6128 Hz-re változik.

(b) A multiméterrel mért áram és a feszültség nullára esik, de az oszcilloszkóp továbbra is mutatja a csúcstól csúcsig (p-p) mért feszültség jelenlétét, a hullámforma pedig egy érdekes dolgot mutat. A fodrozódó négyszöghullámok eltűnnek és a helyükre unipoláris impulzusok lépnek (lásd a 6a. ábrát).

1fig6a 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

6a. ábra. Unipoláris impulzusok

Az unipoláris impulzus frekvenciája körülbelül 5000 Hz-en stabilizálódik. Az unipoláris impulzusok feszültsége 0 és 1.3 volt között változik 3.0 másodperces t-val.

Tehát a vízmolekulák feltöltődnek és kisülnek a rájuk jellemző 0,0002 másodperces RC időállandó frekvenciáján. Itt meg kell említenünk, hogy a tiszta víznek nagy a dielektromos állandója, ez teszi lehetővé az imént leírt jelenséget. A feszültség pulzáló amplitúdómodulációját a hidrogén nukleáris pörgés relaxációs ideje határozza meg, ahol t = 3.0 sec. A pozitív impulzuscsúcsokat negatív utófeszültség követi. Ezek az impulzusformák megegyeznek minden idegrendszerrel rendelkező élőlény klasszikus idegi impulzusaival.

5. fázis. Az elektrolízis reverzibilis küszöbhatását csak mellékesen említettük meg, mivel ez a 2. részegység elektródáin megjelenő hatásokat tükrözi. A "B" állapotban megjelenő legfontosabb hatás az, hogy az elektródák polarizálódnak. Ezt kiterjedt kísérletekkel ellenőriztük különböző folyadékok esetében és azt kaptuk, hogy a külső elektróda belső felülete (lásd a 3. ábrán a "3" jelet) negatív töltésű lesz. (lásd még a 7. ábrát)

1fig7 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

7. ábra. Ioneloszlás a negatív elektródánál.

Az elektródák polarizációs hatásai a 2. és 3. részegységek közötti illesztésnél.

Az 1. részegység t ciklusidejű meghajtó impulzusaival – melyek az elektródák polarizációját okozzák – egyidőben a 3. részegységnél is van egy olyan tevékenység, mely energizálja és belépteti a vízmolekulákat egy magasabb energetikai szintre. Ez a 104°-os kötési szöget 109°28′-os tetraéder alakú kötéssé alakítja (lásd a 8. ábrát).

1fig8 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

8.ábra. A víz tetraéder alakú kötéspályái

Ez az elektromos pumpáló hatás a legfontosabb dolog és ennek a találmánynak az újdonságát tükrözi számos okból kifolyólag. Először is, a vízmolekulák tetraéder formába történő átalakítása lecsökkenti azok stabilitását, ezáltal fogékonnyá téve azokat a rezonanciafrekvencián vagy frekvenciákon történő lebontásra. Másodszor, a vízmolekulák polarizációjának növelésével az oxigénnel összekapcsolódó S- szabadelektronokat elektromosan még negatívabbá tesszük, a gyenge S+ hidrogénatomokat pedig pozitívabbá. (lásd a 9. ábrát)

1fig9 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

9.ábra. A vízmolekulák illusztrációja

Mint majd bemutatjuk, a külső elektróda negatívabbá válása a belső elektróda pozitívabbá válását eredményezi. Amint a tetraéder alakú vízmolekula polaritása növekszik, a tetraéder két S+ csúcsa és a negatívan töltött elektróda felületén lévő Helmholtz réteg között taszítóerő jelentkezik (lásd a 7. ábrát). Ez a hatás a vízmolekulákat "beállítja" a mezőben, mely a vízbontásnál katalizáló szerepet tölt be, így növelve az oxigénatomok kiválását a vízmolekulákból, s mindezt a lehető legalacsonyabb energiaszinten. A 10. ábrán megtekinthetjük, hogyan működik a "beállítási tényező".

1fig10 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

10. ábra. A hidrogén jóddal történő összeütközésének termékeny és terméketlen összeütközése

A "B" állapot végén a feltételek megértek a víz nagyon jó hatásfokú elektrolízisére.

"C" ÁLLAPOT

A 109°28′-os tetraéderalakú vízmolekulák létrehozása a "C" állapotban történik azáltal, hogy a vizet energizáljuk és polarizáljuk az összetett hullámformák frekvenciáinak generálásával.

A "B" állapot 3. fázisában az áramot (automatikusan) I = 1 mA-ra, a feszültséget pedig E = 22 V (VF) -ra állítjuk, ami azt eredményezi, hogy a fodrozódó négyszögjel-impulzusok helyére fodrozódó fűrészfogjel lép. A vivőhullám alapfrekvenciája fc = 3980 Hz lesz.

Ez a hullámforma most automatikusan átalakul a víz optimális hatásfokú elektrolíziséhez szükséges formájúvá, amint azt a 11. ábrán láthatjuk.

1fig11 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

11. ábra. Az optimális hatásfokot biztosító hullámforma

A 11. ábrán az alap vivőfrekvencia fc = 3980 Hz, annak modulációs harmonikusai pedig a következők:

1. harmonikus: 7 960 Hz

2. harmonikus: 15 920 Hz

3. harmonikus: 31 840 Hz

4. harmonikus: 63 690 Hz

Azt gondoljuk, hogy a 4. harmonikus hatására a vízmolekulák tetraédereinek mind a négy csúcsa a megfigyelt négy harmonikus frekvencia egyikével rezonál. Azt is gondoljuk, hogy a külső elektróda kombinált negatív taszító ereje a most ismertetett rezonanciafrekvenciákkal együttműködve bontja le a vizet hidrogén- és oxigéngázokra. Ezt a következtetést a kisnagyítású mikroszkóppal végzett megfigyelésekből vontuk le. A hidrogénbuborékok az elektróda szélén "4" (lásd a 3. ábrán) kezdtek megjelenni. Ezt követően a buborékok egy nagyon rendezett módon, gyöngylánc szerűen és centripetálisan (mint a kerék küllői) kezdtek a központi elektróda "1" (lásd a 3. ábrán) felé áramolni. A 12. ábrán ezt a jelenséget láthatjuk felülnézetből.

1fig12 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

12. ábra. A hidrogéngázok láncszemformációja

Az 1.részegység kimeneti jelének csökkentésével a víz elektrolízisének küszöbértéke – amit a 3. részegység tetejére helyezett üveglapon megjelenő kis páracseppek megjelenése jelez – a következő:

I = 10 mA, E = 10 V, P = 100 mW

Alkalmanként ez a küszöbérték lecsökkenhet a következő értékre:

I = 1 mA, E = 2.6 V, P = 2.6 mW

Ez a "C" állapotú hidrolízis küszöb nem figyelhető meg közvetlenül a vízben, mivel még nincs buborékképződés. Ezért kell üveglapot helyezni a vízcella tetejére, amin lecsapódnak a keletkezett gázok.

"D" ÁLLAPOT

A hatékony elektrolízis folyamata a "D" állapotban lelassul, mivel egyfajta akadálypotenciál alakul ki, mely leblokkolja az elektrolízist – az alkalmazott teljesítménytől függetlenül.

Egy tipikus kísérlettel mutatjuk be az akadályhatás kialakulásának problémáját. Az 1., 2. és 3.részegység a következő paraméterekkel rendelkezik:

I = 1 mA, E = 11,2 V, P = 11,2 mW

Ezzel a teljesítménnyel körülbelül 0,1 cm3/perc hidrogéngázt termelhetünk 1 atmoszféra nyomásnál és 289 K (16°C) hőmérsékleten. Az is megfigyelhető, hogy az fc 2978 Hz-ről 6474 Hz-re növekedik 27 perc alatt. Az áram és a feszültség szintén növekedett az idő múlásával. A 27. percben az akadályhatás leállította az elektrolízist. Ezt mutatja be a 13. ábra.

1fig13 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

13. ábra. Az akadályhatás kialakulása és annak megszüntetése a 2. és 3. részegységek mechanikai megcsapolásával

"E" ÁLLAPOT

Az akadályhatás anatómiája.

Terület "A": A hidrolízis aktív és hatékony

Terület "B": Az akadályhatást előidézhetjük azzal, hogy az ujjunkkal hozzáérünk az elektrolizálóhoz, de spontán módon is előidéződik egy bizonyos idő elteltével.

– (a) fázis. Az áram 1 mA-ről 30 mA-ra nő, a feszültség pedig 22 V-ról 2,5 V-ra esik.

– (b) fázis. Ha a 2. részegységhez hozzáérünk, akkor a folyamat megfordulhat a következő módon: Az áram 30 mA-ről 10 mA-re esik, a feszültség pedig 5 V-ról fellövell 250 V-ra .

Az (a) és (b) fázis alatt a hidrolízis teljesen leáll. Mikroszkóppal megfigyelhetjük, hogy a külső elektróda belső felülete vastagon be van vonva hidrogénbuborékokkal. Ennek az az oka, hogy a hidrogéngáz buborékok csapdába estek az elektromosan szigorított rétegnél, mivel a vízmolekulák tetraéderei úgy fordultak el, hogy az S+ hidrogéncsúcsok beléptek a Helmholtz rétegbe és az elektróda elektromosan negatív töltése elnyelte őket. Ez az S- szabadelektron csúcsokat az elektromosan szigorított réteg felé fordítja. Ez a folyamat viszont megköti az újonnan kialakuló H+ ionokat, ami leblokkolja a reakciót. (lásd a 7.ábrát)

H+ + H+ + 2e => H2 (gáz)

"F" ÁLLAPOT

Terület "C": Úgy találtuk, hogy az akadályhatást viszonylag egyszerűen feloldhatjuk.

(a) Az 1. részegységből a 2. részegységbe menő elektródákat meg kell fordítani és/vagy

(b) Mechanikailag meg kell csapolni a 3. részegység celláját T/2 = 1,5 sec/csapolás sebességgel.

Ezek a hatások a 12. ábrán lettek bemutatva és a következő módon módosította az akadály potenciálját: E = 250 V-ról leesik 4 V-ra, az áram 10 mA-ről leesik 1 mA-ra, a teljesítmény pedig 4 mW (a végső stádiumban).

Az akadályhatás feloldásával az elektrolízis újraindul, amit az újból kialakuló buborékok jeleznek.

Az akadályhatás problémáját a gyakorlatban a tiszta víz nagy dielektromos állandójának csökkentésével lehet megoldani, azaz só vagy lúg (NaCl, KOH stb.) hozzáadásával. Ez megnöveli a víz vezetőképességét. Az optimális hatásfok elérése érdekében azonban a sótartalom ne haladja meg a tengervíz sótartalmát, azaz 0,9%-ot. A 3. részből megértjük majd, hogy a vízoldat nem tiszta víz.

3. rész – Termodinamika (sós víz)

Bevezetés (mostantól kezdve a víz szó alatt a sós vizet értjük).

Az 1., 2. és 3. részegység gyakorlati alkalmazását ebben a részben tárgyaljuk.

A kémiai reakciókban a résztvevő atomok új kötéseket hoznak létre, melyek eltérő elektromos konfigurációkkal rendelkeznek. Az energia-kibocsátó reakciókat exergonikusnak nevezzük, mivel az eredményül kapott kémiai kötéseknek kevesebb az energiatartalmuk, mint a reakcióban résztvevő elemeknek. Az energia-kibocsátás leggyakrabban hő formájában történik. Az energia-megmaradás törvényének értelmében energiát, akárcsak anyagot nem lehet se létrehozni, se megsemmisíteni. A kémiai reakció során kibocsátott hő plusz a termék alacsonyabb energiaszintje egyenlő a reakcióban résztvevő elemek energiatartalmával. A hidrogén elégetése, melynek során kialakul a víz, nagyon gyors folyamat.

2H2 + O2 => 2H2O – DH 68,315 Kcal/mól (ez enthalpia, vagyis az állandó nyomáson megjelenő égéshő)

A vízmolekulák kémiai kötésének alacsonyabb az energiaszintje, mint a hidrogén- és oxigéngázoknak. A magas energiaszintű molekulák öröklötten instabilak.

A 14a. ábrán a hidrogén- és oxigéngázok egyesülését láthatjuk, miközben hőt bocsátanak ki és újból vizet alkotnak.

1fig14a 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

14a. ábra. Exergonikus reakció. A reakció termékének alacsonyabb a potenciális energiája, mint a reakcióban résztvevő elemeknek, ezért energia szabadul fel

A 14b. ábra a víz elektrolízis során történő hidrogénra és oxigénra bontásakor keletkező endergonikus reakciót mutatja. Figyeljük meg, hogy a két reakció energiaszintje között potenciálkülönbség van.

1fig14b 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

14b. ábra. Endergonikus reakció. A reakció termékének magasabb a potenciális energiája, mint a reakcióban résztvevő elemeknek, ezért energiafogyasztás lép fel

A 14c. ábra bemutatja, hogy ez a potenciális energia két komponensből áll. A nettó felszabaduló energiát Gibbs függvénynek, azaz DG-nek nevezzük, a reakció (égés) beindításához szükséges energiát pedig aktiválási energiának nevezzük. A kettő összege a teljes felszabadult energia.

1fig14c 2.4.1.5.2. Puharich elektrolizáló készüléke

14c. ábra. Exergonikus reakció. Az aktiválási energia olyan akadály, amin túl kell haladni a reakció folytatása érdekében. Ez az energia "szikra" formájában érkezik, ami beindítja az égést.

A Gibbs függvény a H entalpia és S entrópia függvénye.

G = H-T S (ahol T a termodinamikus hőmérséklet)

Az elektrokémiai cella állandó hőmérsékleten és nyomáson reverzibilis módon működik, az elektromos vagy nettó munka így:

DG = -We

Ahhoz, hogy ez a folyamat reverzibilis lehessen, egy nyitott áramkörre van szükségünk, amelyben nem folyik áram és az elektródák közötti E potenciálkülönbség:

DG = -z * F * E

ahol:

  • F – a Faraday állandó, mely az Avogadro féle szám (NA = 6,022045 * 1023/ mól) és az elektron töltésének e = 1,602 189 * 10-19 C szorzata
  • z – az átvitt elektronok száma.

Az elektrolízis hatásfoka elérheti a 100 %-ot is, mivel optimális működési feltételek mellett, az elektrolízis során elméletileg elérhető maximális hatásfok az energia-bemenet 120 %-a lehet. Ennek a fizikai alapja a következő.

Az elektrolízis energetikai hatásfokát a következőképpen határozhatjuk meg: Az energia hatásfoka az elektrolízis terméke során felszabadult energia és a hatékony elektrolízishez szükséges energia aránya. Vegyük a következő folyamatot:

H2 (gáz) + (1/2)O2 (gáz) => H2O (folyadék)

A folyamat által normál körülmények mellett (ahol: (1) az atmoszférikus nyomás 760 higanymilliméter és (2) a hőmérséklet = 298,16 K = 25 °C = 77 °F) felszabadított energia 68,315 Kcal és számszerűleg egyenlő az entalpikus változással (DH). Ugyanakkor állandó hőmérsékleten és nyomáson a minimálisan szükséges energia egyenlő a Gibbs féle energiacserével (DG).

A termodinamika első és második törvénye izotermikus változások esetén:

DG = DH – T * DS

ahol:

  • DS – a reakció során fellépő entrópia változást jelöli.

A Gibbs féle szabad energiaváltozás kapcsolatban áll az elektrolízishez szükséges feszültséggel (E). Faraday egyenlete szerint:

E = (DG / 23,06 * n) Volt

ahol:

  • DG – Kcal/mól-ban van megadva,
  • n – az egy mól elektrolizálandó vízben lévő elektronok száma, számszerű értéke 2.

Atmoszférikus nyomásnál és 300 K hőmérsékleten DH = 68,315 Kcal/mól H2O és DG = 56,62 Kcal/mól H2O. Ebből következik, hogy az elektrolízis hatásfoka 300 K hőmérsékleten körülbelül 120 %.

DH / DG = 68,315 / 56,62 = 120 %

Amikor H2 és O2 gázokat hozunk létre az elektrolízis során, az elektrolizáló tartálynak el kell nyelnie a környezet hőjét, csak így maradhat a folyamat állandó hőmérsékleten. Ez az elektrolízis során létrejövő környezeti hőelnyelés a végső válasz az energiaátalakulás hatásfokára, melynek értéke egynél nagyobb.

A jelen találmány hatásfokát a következőkben tárgyaljuk.

4. rész – Termodinamikai hatásfok

A tudományos számítások elveit használjuk fel, melyek a rendszer teljes energiafelhasználásának (bemenet) és a rendszerből kinyert teljes energia vagy munka (kimenet) pontos mérésein alapulnak.

h = Ekimenet / Ebemenet <= 1.

Az 1. részegység energia kimenete váltakozó áram, mely egy nagyon nemlineáris terhelésre, azaz a vízoldatra csatlakozik. Ez a váltóáram generátor (1. részegység) úgy lett tervezve, hogy a csúcsterhelésnél van rezonanciában és a vektordiagramok azt mutatják, hogy a kapacitív reaktancia és az induktív reaktancia majdnem 180°-os fáziseltolásban van egymással. Ezek szerint a kimeneti teljesítmény reaktív, az energiaveszteség pedig nagyon kicsi. A most ismertetésre kerülő kísérletben a hangsúly azon volt, hogy minimális bemenő energia mellett maximális legyen a gáztermelés.

A 2. és 3. részegységek által felhasznált energia legpontosabb mérését a P teljesítmény wattokban történő megmérésével érhetjük el. azaz a 2. részegységen megmért átlagfeszültség négyzetgyökének és a rendszerben folyó átlagáram négyzetgyökének a mérésével. A nagy hatásfokú hidrolízis kísérletek során, melyeknél a vízben 0,9 % = 0,1540 mól koncentrációjú sóoldat volt, a következő eredményeket kaptuk:

Az áram négyzetgyöke I = 25 mA – 38 mA (0,025A-0,038A)

A feszültség négyzetgyöke E = 4 V-2,6 V

Az áram és a feszültség arányai sok mindentől függnek, például a központi és a külső elektródák közötti távolságtól, a víz dielektromos tulajdonságaitól, a víz vezetőképességétől, az izotermikus feltételektől, a felhasznált anyagoktól stb. A fentebb látható áram- és feszültségértékek ezen különböző feltételek paramétereinek a kombinációi. Az áram négyzetgyökének és a feszültség négyzetgyökének a szorzata a wattban mért teljesítmény P.

P = I * E = 25 mA * 4,0 V = 100 mW (0,1 W)

P = I * E = 38 mA * 2,6 V = 98,8 mW (0,0988 W)

Ezen a teljesítményszinten a rendszer rezonanciafrekvenciája 600 Hz ± 5 Hz. A hullámforma harmonikustartalmát oszcilloszkóppal, az atomi mágneses relaxációs időt pedig egy X-Y oszcilloszkópon figyeltük meg. Az összes kísérlet során az 1., 2. és 3. részegységeknél alkalmazott teljesítmény 98,8 mW és 100 mW közötti tartományban volt.

Az SI mértékegység rendszerben 1 wattmásodperc (Ws) pontosan egy Joule-lal (J) egyenlő.

A rendszer energia kimenete a két gáz, hidrogén (H2) és oxigén (1/2 O2), melynek mennyiségét két különböző laboratóriumban is megmértük.

A H2 és 1/2 O2 gázok térfogata normális nyomás és hőmérsékletviszonyok mellet lett megmérve cm3/perc-ben, akárcsak a többi előforduló gáz tartalma, mint például a levegő oxigén, nitrogén, argon, szén-monoxid, szén-dioxid, vízpára stb. tartalma.

5. rész – A folyékony halmazállapotú víz endergonikus lebontása

A folyékony halmazállapotú (sós)víz endergonikus lebontásának termodinamikai hatásfoka 754 – 750 higanymilliméteres nyomáson és 25 °C = 77 °F = 298.16 K hőmérsékleten a következő reakció alapján lett meghatározva:

H2O(folyadék) => H2 (gáz) + 1/2 O2 (gáz) + DG 56,620 Kcal/mól

Mint már korábban említettük, DG a Gibbs függvény (lásd a 14b. ábrát). A Kcal átalakítása Joule-ba a következő egyenlet alapján történik:

1 Kcal = 4,1868 J.

DG = 56,620 Kcal * 4,1868 J = 236,954 J/mól H2O (folyadék) (ahol 1 mól = 18 gms).

DG az a szabadenergia, ami a H2O-ból történő H2 és 1/2 O2 előállításához szükséges.

A számítások egyszerűsítéséhez az 1 cm3 H2O-ból előállított H2 és 1/2 O2 gázok termeléséhez szükséges energiát is meghatároztuk. V = 22,400 cm3 gáz van 1 mól H2O-ban. Ezért:

DG / V = 236,954 J / 22,400 cm3 = 10,5783 J/cm3

1 cm3 H2O gáz folyékony vízből történő felszabadításához, ahol H2 = 0,666 térfogatrész és 1/2 O2 = 0,333 térfogatrész, a szükséges elektromos energiát a következőképpen tudjuk meghatározni. Mivel P = 1 Ws = 1 Joule, és V = 1,0 cm3 gáz = 10,5783 Joule, így:

P * V = 1 J * 10,5783 J = 10,5783 J = 10,5783 Ws

Mivel a 30 percig tartó kísérlethez 100 mW (0,1 W) teljesítményt használtunk fel, az ideális (100 %-os hatásfokú) gáztermelés:

0,1 Ws * 60 sec * 30 min = 180,00 Joule (30 perc alatt)

A teljes gáztermelés ideális 100 %-os hatásfoknál:

180,00 J / 10,5783 J/cm3 = 17,01 cm3 H2O (gáz)

A 17,01 cm3 H2O gázban lévő hidrogén mennyisége:

17,01 cm3 H2O(g)*0,666 H2(g) = 11,329 cm3 H2 (g)

17,01 cm3 H2O(g)*0,333 1/2 O2(g) = 5,681 cm3 1/2 O2 (g)

A mért tényleges gáztermelés a következő volt:

Mért átlag = 10,80 cm3 H2 (g)
Mért átlag = 5,40 cm3 1/2 O2 (g)
Teljes átlag = 16,20 cm3 H2O(g)

Az elektrolízis hatásfoka tehát a következő:

h = H2mért / H2ideális = 10,80 / 11,329 = 95,5 %

6. rész – Energia kibocsátás

A hő vagy elektromosság formájában történő teljes energia kibocsátás az exergonikus reakció során:

H2(g) + 1/2 O2(g) => H2O(pára) – DH = 68.315 Kcal/mól (DH = 286,021 J/mól)

1 cm3 H2O (folyadék) teljes energiája:

1 cm3 DH = 286,021 J/mól / 22,4 cm3/mól = 12,7687 J/cm3 H2O (folyadék)

Ebből következik, hogy:

H2 = 12,7687 * 0,666 = 8,509 J/0,66 cm3 H2

O2 = 12,7687 * 0,333 = 4,259 J/0,33 cm3 1/2 O2

A gázokból nyert energia:

16,20 cm3 H2O (g) * 12,7687 J/cm3 H2O = 206,8544 J.

A teljes energiaátvitelt tehát a következőképpen írhatjuk le:

Exergonikus / Endergonikus = h = –DH / +DH = 206,8544 J / 180,000 J = 1,14919 = 114,92 %

A bemeneti és kimeneti energiák egyenlege ezek szerint a következő:

n = (-DH) – (+DG) = 206,8544 J – 180 = + 26,8544 J

Az adott találmánynál a gázt egyből felhasználjuk, így nincs szükség a folyadékosításra, tárolásra és szállításra, ezért az nagyon jó hatásfokon állít elő hidrogén és oxigéngázokat a mindenütt könnyen fellelhető vízből.

A bevezetőt Thomas C. Kramer itt olvasható írásából, a szabadalmat pedig innét vettem.

A csöves elektrolizáló megépítésével kapcsolatban itt találsz egy-két hasznos segítséget.

Hozzászólok!

A weblap további használatával Ön beleegyezik a sütik használatába. További információ

A süti beállítások ennél a honlapnál engedélyezett a legjobb felhasználói élmény érdekében. Amennyiben a beállítás változtatása nélkül kerül sor a honlap használatára, vagy az "Elfogadás" gombra történik kattintás, azzal a felhasználó elfogadja a sütik használatát.

Bezárás