- – солнечные батареи;
- – ветроэлектрогенераторы;
- – паросиловые установки, работающие на местном твёрдом топливе, включая ТБО;
- – малые ГЭС;
- – волновые электростанции;
- – приливные электростанции;
- – геотермальные электростанции;
- – прочие автономные источники электроэнергии.
- • solar batteries;
- • wind-powered electric generators;
- • steam-power plants using domestic solid propellants, including SMW;
- • small scale hydropower plants;
- • wave-activated power generating plants;
- • tidal power plants;
- • geothermal power plants;
- • other independent electric power sources.
ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Назад в рубрику 
Автор: Заборонский Вячеслав Анатольевич,
академик Международной Академии энергетических инверсий имени П.К.Ощепкова
e-mail: newen@yandex.ru
Разработана высокоэффективная электролитическая установка – ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.
ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ входит в состав АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ, включающего в себя солнечные батареи, ветроэлектрогенераторы и прочие автономные источники электроэнергии и служит для аккумулирования с целью дальнейшего использования генерируемой этими источниками энергии в виде водорода при высоком давлении.
Производимый водород направляется в баллоны, где может храниться неограниченное время и расходоваться по мере необходимости.
ВВЕДЕНИЕ
Современная цивилизация охвачена энергетическими, ресурсными и информационными сетями: нефтепроводы, газопроводы, ЛЭП, теплотрассы, сети холодного и горячего водоснабжения, телефонные сети, оптоволоконные сети…
Да, это удобно.
Да, мы сами добровольно подключаемся к этим сетям.
Но за это удобство мы платим свободой и безопасностью.
Теперь мы зависим от владельцев сетей, покупая них природные ресурсы.
И это ещё не всё. Сложившаяся ситуация имеет ещё один важный негативный аспект, о котором не принято говорить.
Получая жизненно необходимые ресурсы безальтернативно через сети, мы стали чрезвычайно уязвимыми. Ведь даже от локального повреждения вся сеть, подобно ёлочной гирлянде, перестанет работать. Разрушение сетей в результате природных или техногенных аварий и катастроф, военных действий или терроризма может привести к гибели огромного количества людей.
Нетрудно представить себе, например, к каким последствиям приведёт отключение мегаполиса в лютый мороз от источников тепла и электричества.
В этом отношении мы живём в гораздо более опасном мире, чем предыдущие поколения людей «досетевой цивилизации».
Наличие «энергетической альтернативы» может стать критическим фактором нашего выживания.
Свободная энергетика – это не только чистые воздух, реки, океаны, цветущая планета, но и шаг к независимости и безопасности.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ
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:
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.
| Удельная энергоёмкость, кВт*ч/кг | Время зарядки/заправки | |
| Водородный источник электроэнергии Toyota Mirai |
1.1…1.66 | 3 мин. |
| Литий-ионный аккумулятор | 0.08…0.2 | 10 мин.-10 час. |
| Суперконденсатор | 0.006…0.01 | 1…10 мин. |
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
Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что создание водородных электромобилей, подобных Toyota Mirai, является событием всемирно-исторического значения. Это «первые ласточки», которые ознаменовали своим появлением «начало конца» эпохи углеводородной энергетики и реальный приход эры водородной энергетики. Это событие означает революцию не только в автомобилестроении, но и в мировой экономике и геополитике, поскольку именно энергетика сегодня является их ключевым фактором.
В свете перечисленных обстоятельств и приведённых примеров очевидна чрезвычайная актуальность предлагаемого решения «ГЕНЕРАТОР ВОДОРОДА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ АВТОНОМНОГО КОМПЛЕКСА СВОБОДНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ». Предлагаемый генератор 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».
В комплексе с источниками «свободной энергии» генератор водорода высокого давления обеспечит своим владельцам комфортные и полноценные условия для жизни и творчества практически в любом регионе нашей прекрасной планеты.
ССЫЛКИ
1. Andrew Noakes (UK), «Toyota Mirai review: A futuristic, super-smooth hydrogen fuel cell car», Ars technical, November 15, 2015.
https://arstechnica.com/cars/2015/11/toyota-mirai-review-the-first-hydrogen-fuel-cell-car-offers-a-glimpse-of-the-future/
2. John Hanson, Jana Hartline, Cindy Knight, «The Toyota Mirai Brings the Future to Your Driveway», Toyota — USA NEWSROOM, November 17, 2014. http://toyotanews.pressroom.toyota.com/releases/toyota+mirai+fcv+future+nov17.htm
↓ English version
HIGH PRESSURE HYDROGEN GENERATOR AS PART OF A SELF-SUSTAINABLE ENERGY COMPLEX
Author: Vyacheslav Anatolyevich Zaboronskiy,
Academician of P.K.Oshchepkov International Academy of Energy Inversions
This refers to a recently developed high-efficiency electrolytic device, — a HIGH PRESSURE HYDROGEN GENERATOR.
The HIGH PRESSURE HYDROGEN GENERATOR forms a part of an INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX, consisting of solar arrays, wind-powered electric generators and other self-contained electric power sources, which serves for storage of the energy generated by those sources for the purposes of further use in the form of high pressure hydrogen.
The produced hydrogen is injected into cylinders in which it can be stored for an indefinite time and expended as needed.
Key-words: HYDROGEN, HYDROGEN GENERATOR, FUEL CELL VEHICLE, FCV, MIRAI, CONSUMER ELECTRONICS
INTRODUCTION
Modern civilization is encompassed with various energy, resource and information networks, such as oil and gas pipelines, power transmission lines, heat supply lines, cold and hot water supply lines, telephone networks, fiber-optic networks…
Indeed, it is convenient.
And yes, we connect to these networks of our own free will.
But we pay for this convenience with freedom and security.
Now we became dependent on network owners while buying natural resources from them.
But there is more to it than that. The existing situation has one more significant dark side which is not commonly mentioned.
While getting vital and essential resources on a non-alternative basis though networks we have become extremely vulnerable. In fact, even due to some local fault or damage the entire network, like a string of Christmas lights, may fail to function. Breakdown of networks resulting from natural disasters or made-made accidents, hostilities or terrorism may cause lots of fatalities.
It is not hard to imagine, for example, what will be the consequences of disconnection of a megalopolis from heat and electricity sources in severe frost conditions.
In this regard we live in a much more dangerous world than the previous “pre-network civilization” generations.
Availability of an “energy alternative” may become a crucial factor of our survival.
Free energy is not just clean air, rivers, oceans, the flourishing planet, but a step towards independence and security.
BRIEF SUMMARY OF THE DESIGN PROJECT
This refers to development of a high-efficiency electrolytic plant for generating high-pressure hydrogen from water (hereinafter the “HYDROGEN GENERATOR”).
The HYDROGEN GENERATOR is part of an INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX.
The INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX may include such self-contained energy sources as:
Electric power generation by these sources is dependent on variable natural factors (wind, sunlight, etc.).
Electric power consumption is determined by other factors connected with production and domestic needs.
It is obvious that the output of electric power does not match its demand at the consuming end.
In order to resolve this discrepancy, a HYDROGEN GENERATOR has been developed, which allows to store and accumulate the energy from various unstable sources, and, based on that energy, to generate a sustainable and renewable energy source,- high pressure hydrogen. The generated hydrogen is filled into cylinders and can be stored for an indefinite period of time and expended as the need arises.
The high pressure hydrogen generator features a module consisting of eight electrically interconnected electrolysis units. The module is secured inside a sealed cylindrical titanium casing filled with hydraulic fluid. The operational current is delivered to the module through sealed current lead-in terminals. The hydrogen generator prototype is powered via a diode bridge from a 200 V AC mains. The electric power consumption is 700 W. The output is 110 liters of hydrogen per hour (in atmospheric pressure equivalent).
It takes 45 hours to fill a standard 40-liter cylinder with hydrogen up to 12.5 MPa (~125 atmospheres) pressure.
NEW OPPORTUNITIES AND APPLICATION PROSPECTS
Listed below are the circumstances and examples entitling us to claim that the proposed solution, — the “HIGH PRESSURE HYDROGEN GENERATOR AS PART OF AN INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX”, may well play one of the key roles in the global movement for free energy and become a basis for a free-standing big business.
1. Hydrogen is a clean and powerful renewable energy source. The heat value of hydrogen combustion is three times as high as that of petrol, furnace oil, gasoline and other oil products and four times as high as that of coal.
2. Water for production of hydrogen is available everywhere. For example, distilled water in sufficient quantities can be obtained anywhere on the planet by condensing it from air on the cold surface of a special refrigerating device heat exchanger.
HYDROGEN GENERATORS can also be filled with rain water.
3. The HYDROGEN GENERATOR is powered by electricity, that is why it forms a component part of the INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX including solar batteries, wind-powered electric power generators and other self-contained energy sources.
4. Hydrogen is generated directly from water by electrolysis at high pressure and is filled into cylinders.
5. Hydrogen in cylinders can be stored for an indefinite time.
6. Hydrogen can be used for production of electricity, effective work (when using fuel cells, internal combustion engines, etc.), as well as for heating and hot water supply.
7. Hydrogen can be used on a stationary basis (for example, for power supply to a standalone house, a household garden plot).
8. Hydrogen can be used as a power source of a vehicle (electrically-propelled car or truck, off-roader, farm machinery, helicopter, quadcopter, etc.).
9. The proposed generator is independent of electric and other networks and utility services. It can be installed in any area where wind, sunlight and other “free energy” sources are available.
10. Let us consider one of the most perfect examples of implementation of a hydrogen fuel cell electric vehicle, which will allow us to get a better sight of the hydrogen energy engineering.
Toyota Mirai (in Japanese Mirai means “future”) is an electrically propelled hydrogen fuel cell vehicle which was first presented to the public in November 2013 at the Tokyo Motor Show.
In the car fuel cells the hydrogen oxidation energy is converted with an 83% efficiency to direct electric current with a maximum power of 114 kW. (The statistically average Toyota engine has an efficiency of 23%). This direct current is converted by a four-phase convertor into alternating current of 650 Volts.
The Mirai fuel cell stack of 370 cells has a volume of 27 liters and weighs 56 kg.
Mirai is fitted with a synchronous AC motor with a maximum power of 113 kW.
Two carbon fiber tanks (60.0 and 62.4 liters) storing 5 kg of hydrogen under pressure of 70 MPa (~700 atmospheres) are located under the car floor. It takes 3 minutes to fill the two tanks.
The maximum full tank range is 650 kilometers.
The top speed is 175 km/h.
Acceleration to 100 km/h is 9.6 seconds [1].
The Power Take Off feature enables to Mirai to serve as an electric power source for a home. The manufacturer supplies a special cable allowing to power the home electric system from the socket in the car trunk.
According to the company’s estimates, a Toyota Mirai with the full hydrogen tanks is capable of providing electricity to an average American home for a week.
The price of Toyota Mirai in the USA amounts to $ 57,500. With federal and state benefits and discounts the price will constitute less than $ 45,000. Plus, Mirai owners fuel their cars with hydrogen for free during the first three years of ownership. [2]
According to the corporate plans, the Toyota Mirai global sales should reach 30 thousand in the year 2020.
According to estimates, by 2050 the world population will increase up to 9.6 billion, with 70% of it living in cities. By that time Toyota plans to phase out vehicles with internal combustion engine (ICE) as the main power source.
11. Knowing the mass of hydrogen stored in the Mirai tanks (5 kg), the specific heat (i.e., energy) of hydrogen combustion (oxidation) (40 kW*h/kg), the efficiency of conversion of hydrogen oxidation energy into direct electric current within the car fuel cells (83%), it is possible to calculate the Toyota Mirai electric power source energy output: 5 kg * 40 kW*h/kg * 0.83 = 166 kW*h.
The weight of the Mirai fuel cell stack is 56 kg.
Assuming that gross weight of the Mirai electric power source (including the tanks and other structural elements) equals to 100…150 kg, the specific energy of this source constitutes 1.1…1.66 kW*h/kg.
12. And now let us compare some basic technical characteristics of the Toyota Mirai electric power source consisting of a fuel cell stack and hydrogen tanks with respective parameters of Lithium-ion storage batteries and supercapacitors used by some electric vehicle manufacturers.
| Specific energy, kW*h/kg | Charging/Fueling time | |
| Toyota Mirai hydrogen fuel cell electric power source | 1.1…1.66 | 3 min. |
| Lithium-ion battery | 0.08…0.2 | 10 min. — 10 hrs |
| Supercapacitor | 0.006…0.01 | 1…10 min. |
As the Table shows, in terms of the key indicator, — specific energy, the Toyota Mirai hydrogen fuel cell electric power source outperforms by a factor of tens and hundreds the best specimens of storage batteries and supercapacitors.
CONCLUSIONS
It will probably be no exaggeration to say that creation of hydrogen fuel cell cars, such as Toyota Mirai, is a history-making event. It is the first portent whose coming heralds the “beginning of the end” of the hydrocarbon energy era and the real advent of the hydrogen energy epoch. This event means a revolution not only in automotive engineering, but in global economics and geopolitics, as long as exactly energy development is their key factor.
In view of the listed circumstances and given examples it becomes apparent how relevant and topical is the proposed solution of the “HIGH PRESSURE HYDROGEN GENERATOR AS PART OF AN INDEPENDENT FREE ENERGY COMPLEX”. The proposed generator does not depend on electrical and any other networks and utility services. It can be installed in any area where wind, sunlight and other “free energy” sources are available.
In conjunction with “free energy” sources, the high pressure generator will ensure for its owners comfortable and comprehensive conditions for life and creative activities in practically any part of our beautiful planet.
REFERENCES
1. Andrew Noakes (UK), «Toyota Mirai review: A futuristic, super-smooth hydrogen fuel cell car», Ars technical, November 15, 2015. https://arstechnica.com/cars/2015/11/toyota-mirai-review-the-first-hydrogen-fuel-cell-car-offers-a-glimpse-of-the-future/
2. John Hanson, Jana Hartline, Cindy Knight, «The Toyota Mirai Brings the Future to Your Driveway», Toyota — USA NEWSROOM, November 17, 2014. http://toyotanews.pressroom.toyota.com/releases/toyota+mirai+fcv+future+nov17.htm
TAGS
Hydrogen, hydrogen generator, fuel cell vehicle, fcv, mirai, consumer electronics, toyota