Об использовании воды в качестве составной части углеводородного топлива (бензин, керосин, соляр, отработанное масло ДВС и пр.) в ДВС (двигатель внутреннего сгорания).

Известны, многочисленные попытки использовать воду в качестве составной части топлива в ДВС, в частности в виде бензино - водной эмульсии. Но все они не дали ожидаемых результатов, хотя микрокапли воды и испарялись, и при этом образовывался водяной пар. По данным науки пар микрокапли воды, даже нагретый до 250^оС, содержит энергии почти в сто раз меньше, чем содержится энергии в микрокапле бензина. Вода в бензино - водной эмульсии работала именно как пар.

Вода не разлагалась на водород и кислород, т.к в камере сгорания ДВС температура не достигала требуемых значений. Можно считать, что именно поэтому вода в качестве добавки к бензину и не оправдала возлагаемых на неё надежд. Хотя при использовании бензино-водной эмульсии несколько уменьшается мощность двигателя, зато более «чистым» становится выхлоп. Вода, содержащаяся в эмульсии, не является энергетическим балластом. Капельки воды активно участвуют в превращении тепла в механическую энергию, но только как пар.

Известно, что бензин это углеводородное топливо (от С₅Н₁₂ до С₁₀Н₂₂), керосин (от С₁₀Н₂₂ до С₁₆Н₃₄), а соляр (от С₁₂ до С₂₀). Поэтому можно считать, что все они будут взаимодействовать с водяным паром (при определённых условиях), освобождая при этом водород воды. Следовательно, воду (как добавку) можно и нужно использовать в качестве составной части топлива к бензину, керосину, соляровым  маслам и другим  углеводородам (напр., к отработанному маслу ДВС и даже …к растительному маслу).

Автомобильные двигатели работают за счёт  тепла, выделяемого при сгорании бензина (С₈Н₁₈) внутри цилиндра двигателя. При перемещении поршня объём газов в цилиндре изменяется. Кислород воздуха взаимодействует с бензином, образуя двуокись углерода и воду в виде водяного пара. Конечно, в выхлопных газах будут и другие вещества. При этом выделяется тепло, достаточное для совершения работы в ДВС.

Все данные рассуждения приведены для того, чтобы к данному вопросу снова был проявлен интерес. Можно с уверенностью заявить, что результат этих опытов будет другой, если использовать соответствующую температуру. Тогда лишь, и будет образовываться «водяной газ» (топливо), а не водяной пар, при взаимодействии водяного пара с углеродом бензина, керосина, соляра или другого углеводородного топлива.

Применительно к бензину можно считать, что произойдёт реакция:

         С₈Н₁₈  +  8Н₂О  ----->  8СО   +   17Н₂  (8)

Если осуществить эту реакцию, то получим «водяной газ», в котором на моль СО приходится более двух молей водорода, который можно использовать в качестве топлива в ДВС. Но для получения «водяного газа» требуется соответствующий генератор газа. Лучше всего «водяной газ» на основе углеводородных топлив и воды  производить в УВГ. Но в данном случае конструкция УВГ будет другой с незначительными изменениями.

Устройство углеводородного газогенератора (УВГ) было в общем виде объяснено выше. Вместо природного газа в УВГ применимом для использования на автомобиле, будет  использоваться бензин или другое углеводородное топливо как керосин, соляр и пр. Очевидно, что в моторный отсек автомобиля УВГ производящий, «водяной газ» на основе бензина или другого углеводородного топлива  и воды давно «просится».

Получаемый «водяной газ» и будет  использоваться в ДВС вместо бензина. А можно обеспечить поступление «водяного газа» в рабочие цилиндры ДВС из специального баллона, в котором данный «водяной газ» (в готовом виде) имеется в определённом количестве. Дело лишь за тем, чтобы такие баллоны появились в продаже. В этих баллонах можно иметь либо водород, либо смесь водорода с угарным газом. Неплохо было бы такие баллоны с «водяным газом» продавать  вместо баллонов с природным газом. Они  менее опасны, а тепла дадут больше.

Смесь СО и Н₂ не взрывоопасна, т.к отсутствует кислород (в свободном виде), с которым могли бы взаимодействовать СО и Н₂ и соответствующая температура. Это лишний аргумент за создание такой опытной установки. Очень важно то, что полученные продукты реакции (7) могут взаимодействовать с  водяным паром по реакции:

    (СО  +  Н₂)  +   Н₂О    =   СО₂   +    2Н₂     (9)

Это даст возможность получать дополнительный водород от новой порции водяного пара, что собственно говоря осуществляется  за счёт сжигания СО в кислороде водяного пара. Полученный по реакции (7) водяной газ имеет высокую температуру и его не надо снова подогревать для данной реакции.  Всё это лишний раз говорит о целесообразности производить и использовать водяной газ на автотранспортных средствах, т.е о целесообразности использования не бензина как такового, а водяного газа на основе бензина и воды.

В тоже время данная реакция показывает, что если в продукты реакции подавать кислород, то образующийся водород (продукт реакции) сгорит в нём со взрывом с образованием паров воды и с совершением работы в соответствующем количестве. Выхлоп такого двигателя будет содержать СО₂ и пары воды. Если в реакции (1) углерод забирает кислород у водорода воды при температуре около 600 градусов Цельсия, то фактически не известно, при каких условиях идёт реакция взаимодействия СО с водяным паром. Эти данные также можно будет получить в опытном УВГ. 

Использование «водяного газа» на автомобиле позволило бы экономнее расходовать бензин. Для запуска ДВС в зимних условиях (при сильном морозе) не будет никаких проблем, т.к газ легко воспламеняется даже от слабой искры.  Выхлоп двигателя будет более чистым, т. к в выхлопе будут пары воды. Для воспламенения топливной смеси ДВС предлагается использовать генератор импульсов высокого напряжения (ГИВН), который  в простейшем варианте может состоять из самовозбуждающегося мультивибратора  управляющего работой транзисторного реле. Выше сообщалось о возможности использования опытного экземпляра ГИВН.

Размеры УВГ зависят от его производительности и поэтому нужны соответствующие расчёты по определению размеров УВГ для автомобиля. Но нельзя исключать и возможность приобретать баллоны с «водяным газом». Их серийное производство может наладить какая либо фирма. Кстати говоря, такие баллоны имели  бы уже сегодня повсеместный спрос не только для автомобилей. В УВГ топливо и вода для  получения водяного пара и нагретого до более высокой температуры топлива (для получения «водяного газа» по реакции (5)), нагреваются с помощью тепла выделяющегося при сжигании некоторой части топлива в кислороде воздуха.

Нагрев бензино - водной эмульсии можно также осуществить  воздействием на эту смесь импульсов высокого напряжения (ИВН - искры), генерируемых генератором импульсов высокого напряжения (ГИВН), или можно предложить новый способ индукционного нагрева смеси бензина с водой в тепловом нагревательном элементе (ТНЭ). Этот способ здесь не рассматривается.

Известно, что воспламенить искрой  бензино – водную эмульсию при обычной искре труднее, чем бензин с воздухом (об этом знает любой автолюбитель, если ему залили в бак бензин с водой. Поэтому встаёт вопрос о получении, каким – то способом более мощной искры или ещё лучше о получении «пачки» мощных искр за время появления одной искры, чтобы обеспечить воспламенение такого «плохого» топлива. Как говорят, количество перейдёт в качество. Большое число искр легко генерируется ГИВН.

Известно, что при прохождении тока через проводник тока, проводник нагревается. В объёме искры, как известно, генерируется определённое количество тепла. К тому же ГИВН генерирует «пачку» искр (до 800 искр в секунду, а не одну искру). Бензино – водная эмульсия при прохождении через неё ИВН также нагреется и чем больше будет число (ИВН) – искр в единицу времени, тем сильнее будет нагрев эмульсии.

ГИВН  как бы эмиссирует электроны в бензино - водную эмульсию. Можно сказать, что электроны будут бомбардировать эмульсию, тем сильнее, чем больше разность потенциалов. Процессы, которые могут иметь место при таких условиях, разнообразны, и рассмотреть их все в данном описании не представляется возможным.  Выделяющееся тепло будет способствовать ослаблению связей между атомами  водорода и кислорода воды и ослаблению связей между атомами углерода и водорода в бензине.

Как отмечалось в водяном паре, будет исчезать сродство водорода к кислороду и сродство углерода к водороду в бензине и в тоже время будет проявляться сродство углерода к кислороду. Всё это будет способствовать реакции (8). Конечно, надо будет удерживать температуру на определённом значении, для чего можно будет использовать автоматическую систему контроля температуры. Выше сообщалось, что всякий проводник тока при прохождении тока нагревается.

Несмотря на малое время искры, выделится тем не менее больщое количество  тепла. Об этом скажут соответствующие расчёты, если их произвести. Об этом сообщалось. Таким образом, приходим к выводу о том, что можно получать «водяной газ» на основе бензина или другого углеводородного топлива и воды при воздействии на бензино – водную эмульсию ИВН (искрами) с частотой более 200 герц) или более (чем больше частота тем лучше) и с напряжением каждого ИВН в 15 киловольт или более.

Есть один важный момент, который надо учитывать. Так как бензино – водная эмульсия подвергается воздействию ИВН, то можно сказать, что  с каждым ИВН (искра) в эмульсии  будет осуществляться импульсный электролиз электролита. При этом будет возрастать число носителей тока, а чем больше носителей тока, тем эффективнее электролиз электролита.

Получается, что с каждым импульсом высокого напряжения (искра) улучшаются условия для прохождения тока через эмульсию (электролит). Каждый предшествующий импульс улучшает условия для последующего импульса. Увеличение числа носителей тока увеличивает температуру эмульсии, а увеличение температуры увеличивает число носителей тока и т. д.

Это говорит о том, что надо стремиться к использованию как можно более высоких частот импульсов, т.е к увеличению числа искр в единицу времени. По сути дела вода в эмульсии подвергается импульсному электролизу, т.е может разлагаться на свои составные части (на водород и кислород) от искр и естественно, чем больше частота искр тем лучше для электролиза.

При наличии пачки искр (искры следуют друг за другом с определённой частотой) содержащих в своём объёме тепло, создадутся условия для получения «водяного газа», т.к образовавшийся  кислород будет взаимодействовать не с водородом (он не может с ним взаимодействовать из-за высокой (определённой) температуры водорода и кислорода), а с углеродом в составе бензина.   

Как видим, вода в эмульсии подвергается воздействию и высокой температуры и импульсному электролизу, а также будет проявляться большое сродство углерода к кислороду. Высокая температура способствует образованию «водяного газа» через появление сродства углерода бензина к кислороду  водяного пара. Импульсный электролиз способствует образованию водорода и кислорода из воды, т.е оба процесса взаимно способствуют друг другу, что может только приветствоваться.

Для сведения сообщим, что электролиз водяного пара при 900 - 1000 градусов был осуществлён в период проведения широких исследований топливных элементов в рамках Американской космической программы (1966г.). К сожалению, об этом нет никаких данных. Известно лишь то, что полученные данные были использованы при разработке топливных элементов для спутников. Известно, что при увеличении температуры потенциал электролиза воды уменьшается. Поэтому, если поддерживать в электролизере температуру около  900 - 1000^оС, то можно проводить электролиз при термодинамическом потенциале, меньшем, чем потенциал при комнатной температуре.

При высокотемпературном электролизе, электричество, получаемое с помощью тепловой машины, составляет только часть энергии, расходуемой на разложение воды. Следовательно, такая энергия будет стоить дешевле, чем расходуемая на электролиз при комнатной температуре. Это всё, что известно про работы в этом направлении.

В качестве топлива в УВГ можно использовать и отработанное масло, в том числе и растительное масло, которое содержит 77% углерода, 12% водорода и 11% кислорода. Теплота равна 33.12 МДж. Можно использовать и любое отработавшее масло. Бензин содержит 86% углерода и 14% водорода. Теплота равна 31.6 МДж. Растительное масло даже лучше чем бензин, но стоит дороже. Но, тем не менее, оно рассматривается как альтернатива бензину, но конечно в будущем. Вполне возможно, что когда – то будет использоваться и оно.

Попутно скажем, что исходя из вышеизложенного напрашивается мысль о целесообразности иметь на автомобиле такой генератор электрической энергии, который бы вырабатывал ток не только при движении автомобиля в обычном режиме (на скорости), но и при торможении автомобиля, причём вырабатываемый при торможении автомобиля ток (только этот ток) предназначался бы   для электролиза воды в данном сосуде, чтобы не расходовать бензин на электролиз воды.

Это позволит производить электролиз воды как бы бесплатой электроэнергией, не расходуя топливо. Чем больше торможений, тем лучше, а это чаще всего наблюдается при движении автотранспорта в городе. Электролиз воды есть смысл  проводить и при остановке автомобиля (напр., в период ожидания сигнала светофора разрешающего движение автомобиля) или при использовании наката автомобиля, когда он катится на скорости по инерции, или при стоянке автомобиля при работающем двигателе.

Короче говоря, времени на электролиз воды будет не так уж и мало, а значит за время эксплуатации автомобиля в течение дня будет получено гремучего газа в  количестве достаточном для некоторых потребностей, например, для  запуска двигателя в работу  при сильном морозе. В некоторых случаях, например, когда неожиданно обнаруживается отсутствие бензина в баке, можно за счёт накопленного водорода в данном сосуде, доехать до автозаправки. Это  позволит экономнее расходовать топливо. Подачу  гремучего газа в ДВС обеспечить не трудно. Газ можно подавать в двигатель  в соответствии с порядком работы цилиндров двигателя. Для его воспламенения в цилиндре достаточно будет малейшей искры. Но об этом пока никто не думает.

Вспомните, что говорилось выше о “водяном газе”. Составные элементы водяного газа не взаимодействуют.  Они не дадут взрыва. Водяной газ горит как  природный газ, по мере его смешивания с кислородом воздуха, в том количестве, в котором он контактирует с воздухом. Дело также в том, что СО (угарный газ) и Н₂ (водород) являются оба восстановителями. Они могут взаимодействовать между собой лишь при специально созданных, для этого условиях; при повышении давления и температуры.

Бензино-воздушная смесь готовится в карбюраторе автомобиля.  Смесь водяного газа с воздухом также будет готовиться в карбюраторе, но можно её готовить и в другом месте. Подробно здесь этот вопрос не рассматривается. При электролизе воды как отмечалось, будут образовываться кислород и водород (гремучий газ).

Можно сделать так, что выделяющийся кислород будет взаимодействовать с углеродом бензина с образованием СО (угарный газ). Возможность осуществить подобное взаимодействие уже была рассмотрена выше, когда имеется избыток углерода и недостаток кислорода. В результате получим водяной газ для использования его взамен бензина. Всё это можно осуществить в УВГ предназначенном для автомобиля. Дать подробное описание устройства  данного УВГ здесь не представляется возможным.

      Итак делаем окончательный вывод о том, что есть все теоретические предпосылки для получения водяного газа (топлива, которое дешевле любого углеводородного топлива: бензин, керосин, соляр, отработавшее масло ДВС и прочее) на основе некоторых углеводородных топлив и воды и его использования на автомобиле.

Для УВГ (углеводородный газогенератор водяного газа) используемого в быту или в котельных населённых пунктов это даёт экономию газа. Дело лишь за изготовлением опытной установки, которая не сложная в изготовлении и соответственно не дорогая по стоимости изготовления. Эта же установка может быть использована и для опытных работ по её использованию на автомобиле.