Беспламенное топливо

Беспламенное топливо

Реферат

 

Изобретение предназначено для химической промышленности и энергетики и может быть использовано при получении энергоносителей на транспорте, в жилых помещениях, систем обогрева человека в экстремальных условиях. Беспламенное топливо содержит 30-33%-ный раствор перекиси водорода и закись серебра в качестве катализатора. В металлический реактор помещают закись серебра. Подают 30-33%-ный раствор перекиси водорода. В результате мгновенной реакции образуются парогазовая смесь высокого давления, состоящая из паров воды и кислорода, а также выделяется значительное количество тепла. Для увеличения количества парогазовой смеси в водный раствор перекиси водорода можно дополнительно ввести азотистокислый аммоний. В этом случае парогазовая смесь дополнительно содержит азот. Изобретение позволяет увеличить срок службы двигателя и упростить его конструкцию, повысить коэффициент полезного действия, исключить загрязнение окружающей среды. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано на различных видах транспорта и в отопительных системах жилых помещений и обогрева человека в экстремальных условиях.

Известно, что в большинстве случаев для двигателей и турбин топливом является бензин, метан и другие углеводородные соединения. Наряду с этим в качестве реактивного топлива используется перекись водорода в смеси с метаном и гидразингидратом (Г.Реми. Курс неорганической химии. Т.1. - М.: Мир, 1972, с.71 и 72,).

Перекись водорода при обычных условиях хранения практически устойчива как в чистом состоянии, так и в водных растворах. Но в присутствии некоторых веществ, например платины, серебра, двуокиси марганца, она разлагается с образованием воды и кислорода, выделяя при этом около 24 ккал на 1 моль тепла.

Известно также, что закись серебра, Ag ₂O, разлагается в чистой перекиси водорода, теряя свой кислород и превращаясь в металлическое серебро (Г.Реми. Курс неорганической химии. Т.2. – М.: Мир, 1974, с.394, 398). Вне растворов она разлагается при 300°С также с выделением кислорода. В воде она практически нерастворима (Справочник химика. Т.2. Л.-М.: Госхимиздат, 1951, с.200, 201.).

Известно, что водяной пар при температуре около 300°С имеет давление, равное восьмидесяти атмосферам (см. Г.Реми. Т.1. С.64).

Перекись водорода при взаимодействии с целым рядом катализаторов (химических веществ) способна к разложению на составные элементы без доступа воздуха с образованием паров воды, кислорода и других газообразных соединений. Так, например, 1 л концентрированной перекиси водорода при определенных условиях выделяет 800 ккал тепла и образует около 1,35 кубометра водяных паров и молекулярного кислорода. При нормальных условиях хранения она практически устойчива.

Такие катализаторы, как перманганат калия, металлы в виде палладия и платины, ускоряют процесс расщепления перекиси водорода. Но большинство из них при этом образует побочные продукты (отходы), пагубно влияющие на материал двигателя или нагревательного устройства, или же загрязняют окружающую среду вредными веществами.

Известно беспламенное топливо, содержащее концентрированный раствор перекиси водорода и катализатор - перманганат калия (пат. RU № 2183285, кл. F 02 К 9/42, 10.06.2002). Недостатками известного беспламенного топлива являются недостаточное количество выделяющегося тепла и образование отходов, загрязняющих окружающую среду.

Изобретение решает задачу увеличения выделяющегося в результате реакции тепла и исключения загрязнения окружающей среды отходами.

Это достигается тем, что беспламенное топливо содержит 30-33%-ный раствор перекиси водорода и закись серебра в качестве катализатора.

Закись серебра лишена указанных недостатков. В процессе химической реакции с раствором перекиси водорода и многих соединений не изменяет своих свойств. Она практически не растворима в холодной и горячей воде и не улетучивается с ее парами. В течение 1 мин 100 г порошкообразной закиси серебра при контакте с одним литром 30-33%-ного раствора перекиси водорода расщепляет его, превращая в парогазовую смесь, имеющую давление более 15 атмосфер и температуру выше 200°С, практически не расходуясь длительное время.

Несмотря на то, что количество парогазовой фазы при затрате 1 л 30-33%-ного раствора перекиси водорода незначительно превышает количество пара и газа, имеющее место при расщеплении 1 л чистой перекиси водорода, этот катализатор позволяет при прочих равных условиях эксплуатации снизить расход перекиси водорода в три раза.

Следует упомянуть, что менее концентрированные водные растворы водорода (ниже 30%) имеют меньшую скорость разложения, не зависящую от количества закиси серебра, а более концентрированные приводят к тому, что в парогазовой фазе резко уменьшается количество паров воды, являющихся основным теплоносителем и движущей силой беспламенного топлива. Не следует забывать и о том, что образующиеся элементы после расщепления водного раствора перекиси водорода в результате соответствующего охлаждения вновь образуют чистую воду и кислород, которые в экстремальных случаях (при работе полярников, водолазов и подземных специалистов) так нужны людям. Естественно, при расходовании беспламенного топлива в качестве моторного, такой возврат пока что неосуществим.

Заявленное топливо получают следующим образом.

Закись серебра помещают на дно металлического реактора, в который подают 30-33%-ный водный раствор перекиси водорода (периодически или непрерывно). При этом химическая реакция протекает мгновенно со значительным выделением тепла и образованием паров воды и кислорода высокого давления согласно предлагаемой нами схеме:

Ag₂O+Н₂O₂+4Н₂ О=Ag₂O+5H₂Oпap+0,5O₂;

232+34+72=232+90+6;

3,2 кг+0,48+1,0=3,2 кг+1,25+0,23.

Если при воздействии чистой перекиси водорода на закись серебра последняя переходит в металлическое серебро, то в данном случае это не происходит. Из-за выделения большого количества паров воды закись серебра остается в неизменном состоянии, не расходуясь, служа катализатором (переносчиком кислорода).

Согласно составленной нами реакции из 1,5 л такого раствора мгновенно образуется 2,5 м³ водяного пара и 200 л кислорода с давлением около восьмидесяти атмосфер. Этого вполне достаточно, чтобы привести во вращение любой двигатель. При этом скорость движения транспорта находится в прямой зависимости от расхода раствора и его концентрации.

С целью увеличения количества парогазовой смеси в водный раствор перекиси водорода можно вводить азотистокислый аммоний, который при 70°С разлагается на воду и азот с значительным выделением тепла (см. Г.Реми. т.1. С.567), В этом случае представленная нами реакция протекает по схеме

4Н₂O+Ag₂O+NH₄NO ₂+Н₂O₂=Ag₂O+7Н₂ Oпар+0,5O₂+N₂;

72+23,2+64+34=232+126+16+28;

1 кг+3,2+0,9+0,48=3,2 кг+1,8+0,23+0,37.

В данном случае помимо паров воды и кислорода, дополнительно выделяется свободный азот.

Предлагаемое нами беспламенное топливо имеет ряд преимуществ: увеличивает срок службы двигателя, значительно упрощая его конструкцию; сводятся до минимума затраты на изготовление мотора; не требует расход воздуха, в результате чего отпадает необходимость в применении системы зажигания; не загрязняется окружающая среда углекислым газом; значительно повышается коэффициент полезного действия двигателя.

Единственным недостатком предлагаемого нами беспламенного топлива является несколько большая стоимость его по сравнению с бензином. Однако перекись водорода можно вырабатывать из надсерной кислоты на поверхности Земли, а не в ее глубинах.

Формула изобретения

1. Беспламенное топливо, отличающееся тем, что содержит 30-33% раствор перекиси водорода и закись серебра в качестве катализатора.

2. Беспламенное топливо по п.1, отличающееся тем, что в присутствии закиси серебра 30-33% раствор перекиси водорода разлагается со значительным выделением тепла и образованием парогазовой фазы высокого давления.

3. Беспламенное топливо по п.1, отличающееся тем, что в процессе химической реакции закись серебра не теряет своих первоначальных свойств и не расходуется, выполняя роль донора-акцептора атомарного кислорода, ускоряющего расщепление 30-33% раствора перекиси водорода.