К экологичной и экономически эффективной зелено-водородной энергетике натурально-числовой фундаментализацией естественных и технологических процессов

Ким Сен Гук, д.х.н. академик ЕАЕН, почётный академик МАФО, skim.spectr.nw@gmail.com

Предисловие

Во избежание климатической катастрофы начала исчезновения жизни на Земле уже к концу текущего столетия, человечеству необходимо срочно заменять мировую угле-, углеводородную энергетику на зелено-водородную из возобновляемого и неограниченного его источника – круговоротной в природе воды.

Ключевые слова: климатическая катастрофа, освоение безуглеродной энергетики.

TOWARDS ENVIRONMENTALLY FRIENDLY AND ECONOMICALLY EFFECTIVE (E&EE) GREEN HYDROGEN ENERGY BY NATURAL- NUMERICAL FUNDAMENTALIZATION OF NATURAL AND TECHNOLOGICAL PROCESSES

Kim Sen Gook, Dr. of Chemistry, Academician of EANS, Honorary Academician of IAPE

Foreword

In order to avoid a climate catastrophe, the beginning of the disappearance of life on Earth by the end of this century, humanity urgently needs to replace the world’s coal and hydrocarbon energy with green-hydrogen energy from a renewable and unlimited source of it — water circulating in nature.

Key words: climate catastrophe, development of carbon free energy

Полнословие

В статье: https://ab-news.ru/k-zelyonoj-par-vodorodnoj-energii/ были приведены электрохимические реакции (1) – (16):

O₂ + e → (O₂) ̅     (1)

(O₂) ̅ + 34 H₂O → (O₂) ̅  • 34 H₂O (2)

(O₂) ̅  • 34 H₂O → (O + O + e) + 34 H₂O (3)

(O + O + e) • 34 H₂O → (O + O ̅ ) • 34 H₂O (4)

(O + O ̅ ) • 34 H₂O → (O + H₂O + O ̅ ) • 33 H₂O (5)

(O + H₂O + O ̅ ) • 33 H₂O → (H₂O₂ + O ̅ ) • 33 H₂O (6)

(H₂O₂ + O ̅ ) • 33 H₂O → (OH + OH + O ̅ ) • 33 H₂O (7)

(OH + OH + O ̅ ) + 33 H₂O → (O + H + O + H + O ̅ ) • 33 H₂O (8)

(O + H + O + H + O ̅ ) • 33 H₂O → (O₂ + H₂ + O ̅ ) • 33 H₂O (9)

(O₂ + H₂ + O ̅ ) • 33 H₂O → O₂ + H₂ + [(O ̅ ) • 33 H₂O] (10)

(O ̅ + H₂O) • 32 H₂O → [O ̅ + H⁺ + (OH) ̅ ] • 32 H₂O (11)

(OH + OH ̅  ) • 32 H₂O → (OH + OH + e) • 32 H₂O (13)

(OH + OH + e) • 32 H₂O → (O + H + O + H + e) • 32 H₂O (14)

(O + H + O + H + e) • 32 H₂O → (O₂ + H₂ + e) • 32 H₂O (15)

(O₂ + e) • 32 H₂O → (O₂) ̅  • 32 H₂O (16)

Эти реакции происходят при грозах в атмосфере Земли.

Заряженная микрочастица вернулась к состоянию (2) с той лишь разницей, что вместо 34 молекул воды в микрочастице содержится 32 молекулы воды. По реакции (15) образуется одна молекула H₂ и одна молекула O₂. В реакции (16) молекула O₂ превращается в аэроион (O₂) ̅ и остаётся только одна молекула водорода H₂.

Вместе с молекулами H₂ и O₂ от реакций (9) и (10) общее их количество составит стехиометрические значения (2H₂ и O₂) для реакции возгорания водорода с образованием двух молекул воды. Заряженная микрочастица завершает некий цикл процессов, и на этом может прекратить своё существование в случае разрядки аэроиона (O₂) ̅ на «положительном электроде» — положительно заряженной туче, громоотводе или «Земле». Но, если разрядки не происходит, может начаться следующий цикл процессов, подобных (3) – (16).

Материально-энергетический баланс в микроэлектролизе водяного пара

Перед началом следующего цикла процессов проведём материально-энергетический баланс процессов (1) – (16). Почему именно 34 молекулы воды из других возможных чисел молекул воды в микрочастице? Это связано с энергетическим обеспечением всех процессов в цикле.

Итак, материальный результат цикла состоит в том, что две молекулы воды исчезли и появились две молекулы водорода и одна молекула кислорода. Энергетический же результат составляет +1029,8 кДж/моль. Этого недостаточно для всех энергозатратных процессов следующего цикла. Величина энергетической недостаточности составляет приблизительно +438 кДж/моль. Этот недостаток может восполниться присоединением к микрочастице водяного пара в общей сложности ещё 11-ти молекул воды. Тогда:

(O₂) ̅   • 32 H₂O + 11 H₂O → [(O₂) ̅ • 43 H₂O] (17)

Результатом второго цикла по аналогии с процессами (2) – (16), также будет расщепление двух молекул воды на две молекулы водорода и одну молекулу кислорода:

(O₂ + e) • 43 H₂O → 2H₂ + O₂ + [(O₂) ̅  • 41 H₂O] (18)

Если и после второго цикла заряженная микрочастица не разряжается, то начнётся третий цикл. Если и далее не происходит разрядки, то заряженная микрочастица может расти до размеров в сотни, тысячи, … молекул воды.

Таким образом, из каждых 45 молекул водяного пара реакциями (10) и (18) соответственно образовываются: 2H₂ + O₂ и 2H₂ + O₂, в сумме 4H₂ и 2O₂. Молекулы водорода полностью сгорают в молниях, превращаясь в молекулы водяного пара в грозовых тучах. 4 из 45 молекул воды расщепляются в горючие 4 молекулы водорода и 2 молекулы кислорода. Это составляет почти 10% оборотных молекул воды грозовых туч, и энергия от возгорания образующегося водорода значительна. В грозовой молнии весь образовавшийся водород полностью сгорает с обратным превращением в водяной пар. Это циклически повторяется, и в молниях температуры могут достигать более  27 000 градусов Цельсия (Википедия).

Автономное Пар↔Водородное переносное отопление жилых, офисных, производственных и публичных помещений

В реальных жилых, офисных, производственных и публичных помещениях нагревать радиатор обогрева до 27 000 и более градусов Цельсия совершенно нет никакой необходимости. Более того, это чрезвычайно взрывоопасно, пожароопасно, …, катастрофично. Достаточно нагрева воздуха в помещениях до комфортных 20 градусов Цельсия от радиатора(ов).

Для этого следует нагревать поступающий в паровой (ые) радиатор (ы) пар с температурой 50 градусов Цельсия из парогенератора (можно ненадолго включить электрический чайник) лишь до 60-70 градусов Цельсия. Далее эта температура будет поддерживаться возгоранием водорода, получаемого из пара, который циркулирует в последовательно замкнутой системе: паровой микроэлектролизёр → радиатор (радиаторы) → паровой микроэлектролизёр.

На вход радиатора (ов) подаётся нагретый возгоранием водорода (мини-молниями) в паро-водородном микроэлектролизере пар с температурой до 70º С. Этот нагретый пар охлаждается в радиаторе (нагревает воздух в помещении до 20ºС) до ~50ºС и подаётся на вход паро-водородного микроэлектролизёра. Стартовый пар с температурой (50-60) ºС подаётся только 1раз. Далее происходит «круговорот» этого пара в паро-водородном отопителе из закольцованных паро-водородного микроэлектролизёра водяного пара и радиатора(ов).

К спасительной Пар↔Водородной Энергетике

Установлено (Википедия), что температуры в грозовых молниях варьируются в интервале [16649 ‒ 27 760] ºС. Даже при таких высоких температурах атомы воды не исчезают совсем, и после погасания молнии снова образуют молекулы воды. Очевидно, и в паро-водородном микроэлектролизёре водяного пара после погасания мини-молнии снова образуется водяной пар, но с более высокой температурой.

Поскольку в микроэлектролизёре водяного пара реализуется циклический процесс, сопровождающийся циклическим повышением температуры пара, то можно достичь и необходимых для вращения турбины электрогенератора температур и давления пара. Это открывает перспективу реализации теплоэлектроэнергетики на зелёном водороде.

Кроме того, открывается возможность разработок и транспортных двигателей на микроэлектролизёрах водяного пара, потребляющих в качестве топлива возобновляемую воду.

Экологичная и Эффективная Энергетика (Э&ЭЭ)

Реализация и распространение (Э&ЭЭ)-технологий на микроэлектролизе водяного пара позволит отдалить, а далее и удалить точку невозврата Глобального Потепления климата, угрожающего климатической катастрофой с неминуемой гибелью органической и разумной жизни на Земле. И не только на Земле, возможно, и во всей Вселенной.

Водород – фундаментальный и самый распространённый химический элемент во Вселенной. Можно говорить: вещественная Вселенная начинается с водорода. Вода же, в основном в виде льдов, содержится в подавляющем большинстве небесных тел: комет, астероидов, …, сравнительно холодных планет.

К Зелёной Пар ↔ Водородной энергетике

Зелёная H₂O Пар↔Водородная (Э&ЭЭ) — Энергетика задается, «подсказывается» самой Природой, самой Вселенной.

Процессы по реакциям (1) – (18) протекают в Природе при грозах, т.е. это – естественные процессы. Как видно, процессы эти не сложны и вполне могут быть воспроизведены искусственно специальными технологическими процессами в вполне реализуемых комплексах технологического оборудования. Современные уровни развития машиностроения и приборостроения вполне позволяют реализовывать, более того серийно или даже массово производить всё необходимое для этих технологических процессов оборудование. Этих технологических процессов вместе с испытаниями может быть довольно много, несколько десятков. Пусть будет 36. Вместе с 18 процессами по химическим реакциям 1 – 18, всего должно быть 54 естественных химических и технологических процессов. Все эти процессы нумеруются:1, 2, 3, ……… , 52, 53, 54.

Итак, пронумерованных всех полезных процессов: 1,2,3,. . . ., 54. Это – реальный отрезок бесконечного натурального ряда чисел: 1,2,3, .. ꝏ. Натуральный ряд чисел – фундаментальная сущность, описывающая и отражающая и саму вселенную. С использованием этого обстоятельства в авторской записи https://ab-news.ru/author/sen-kim/ от 01.03.2023 была получена даже всеохватная формула Периодического Закона Д.И. Менделеева (через 154 года после его открытия).

Сведём все 54 процесса в одну таблицу:

1 – 18 естественных процессов в первых двух рядах зелёных ячеек. Технологические процессы 19 – 54 последовательно представлены в следующих 4-х рядах синих ячеек.

Горизонтальные ряды преобразуем в последовательные два столбца с нечётными номерами в левом столбце и с чётными номерами в правом столбце:

( 2n – 1; 2n )

Столбцы нечетных и четных чисел . натурального числового ряда: 1 — 54.

Таким образом, формула чередования нечетных и четных чисел: ( 2n – 1; 2n ) в последовательном отрезке 1 – 54 натурального ряда чисел, отражающих определённые естественные и технологические процессы, задаёт порядок исполнения конкретных мероприятий на пути освоения спасительной E&EE ЗЕЛЕНО-ВОДОРОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ.