# Конверторы радиантной энергии (Converters of radiant energy )

В. А. Эткин

Анализируется работа генераторов избыточной тепловой мощности и показывается, что в установках закрытого типа избыточная теплота является следствием потребления извне неупорядоченной части энергии поля излучений

Эткин В. А.

Конверторы радиантной энергии (Converters of radiant energy )

Origin: http://samlib.ru/e/etkin_w_a/vechnydvigatelpart4.shtml

Создан: 01/07/2008, изменен: 15/01/2011, 33k

Статья: Естествознание

Series: Статьи (Articles)

Анализируется работа генераторов избыточной тепловой мощности и показывается, что в установках закрытого типа избыточная теплота является следствием потребления извне неупорядоченной части энергии поля излучений

____________________________________________________________

На сегодняшний день известен уже с десяток явлений, в которых после "активации" какого-либо рабочего тела тепловыделение в процессе его релаксации превышает затраченную энергию. Такое "продуцирование" тепловой энергии наблюдается в кислород - водородных электролизерах на обычной и тяжелой воде (В. Филимоненко, 1957; С. Джонс, 1989), в электрических разрядниках (А. Чернетский, 1971), в вихревых теплогенераторах (Ю. Потапов, 1992), при плазменном и плазмохимическом диализе (А. Фролов, 1998; Ф. Канарёв, 2001), при "сонолюминесценции" (Р. Талеярхан, 2002) и т.д. [1]. Хотя подобные явления были обнаружены давно (Н. Слугинов, 1881, Ф. Латчинов, 1888) [2], большинству людей о них стало известно лишь после того, как в 1989 году сотрудники университета Юта (США) Стэнли Понс и Мартин Флейшман сообщили  о  результатах своего эксперимента, истолкованного ими как "холодный  термоядерный синтез" [3]. Суть заявления Понса и Флейшмана заключалось в том, что ими было зафиксировано нагревание электрохимического элемента, использующего в качестве электролита тяжелую воду. При этом количество выделившегося тепла намного превышало потребляемое количество электроэнергии. Понс и Флейшман предположили, что энергия вырабатывалась внутри палладиевых катодов в ходе ядерной реакции, в которой два дейтрона каким-то неизвестным пока образом объединялись в 4Не. Однако продуктов этой реакции, которые бы соответствовали заявленной выработке тепла, обнаружено не было. Научное сообщество не приняло это заявление как теоретически обоснованное по нескольким причинам. Во-первых, кулоновский барьер препятствует соединению дейтронов при комнатной температуре. Механизм, благодаря которому дейтроны могут настолько приблизиться друг к другу, чтобы произошел процесс синтеза, был неизвестен. Во-вторых, если они все же могли приблизиться друг к другу настолько, чтобы произошла реакция, тогда можно предположить, что должны наблюдаться обычные продукты синтеза, так как они образуются очень быстро. В-третьих, реакция, при которой два дейтрона соединяются и образуют 4Не, проходит обычно с выделением гамма лучей порядка 24 MeV. Однако во время эксперимента такого потока гамма-излучений не наблюдалось. Наконец, реакция в целом протекала в миллион раз быстрее, чем в обычных условиях. Поэтому после того, как многие лаборатории, пытавшиеся воспроизвести этот эксперимент, потерпели поражение, научное сообщество сделало вывод, что данные этих экспериментов были неверными. Между тем в том же 1989 году С. Джонс сделал другое заявление, согласно которому в ходе электрохимических реакций в тяжелой воде он наблюдал реакцию дейтронного синтеза. Отношение научного сообщества к этому заявлению также было скептическим, так как соотношение сигнал/шум было незначительным, а теоретические соображения не позволяли считать эффект, на который Джонс делал упор, значимым.

Поэтому  неожиданной сенсацией прозвучала  в 2002 г. публикация престижнейшим научным журналом "Science" статьи о создании группой Р. Талеярхана (США) настольной термоядерной установки. В ней  небольшой цилиндрик с ацетоном, в котором ядра водорода замещены ядрами дейтерия, облучались мощным потоком звуковых волн одно-временно с потоком нейтронов. Заявлялось, что ее действие основано на эффекте акустической кавитации, в ходе которой звуковые волны как следует "встряхивают" воду, образуя в ней множество пузырьков диаметром до 1 мм (много большим, чем обычно), которые затем "схлопы-ваются". При этом по утверждению физиков ацетон нагревается до таких температур, что начинается слияние ядер дейтерия. Нечто подобное было обнаружено еще в тридцатые годы прошлого столетия, когда было обнаружено, что некоторые вещества начинают светиться, когда сквозь них пропускается ультразвук (это явление известно как "сонолюминесценция). Как и в случае с открывателями "холодного термояда", неприятности для исследователей начались сразу же. Журнал "Science", который не может поставить свою репутацию на кон, публикуя без проверки подобные сенсации, дал слово и другим исследователям, которые попытались повторить этот эксперимент. Последние тоже обнаружили нейтроны, но, как только они начали мерить их поток более сложным, чем в первоначальном эксперименте, детектором, эти частицы тут же куда-то делись. Кроме того, не было никаких доказательств, что эти нейтроны имеют отношение к термоядерной реакции. В результате значительная часть ученых пришла к выводу, что такого процесса в природе просто не существует.

Еще более сенсационными явились опыты по резонансному воздействию электростатического поля на молекулы воды, проведенные С. Мэйером. В конце 80-х он разработал и изготовил в домашних условиях (штат Огайо) "водяную топливную электрическую ячейку" (WFC), которая позволяет разделять обыкновенную водопроводную воду на водород и кислород с гораздо меньшей затратой энергии, чем требуется при обычном электролизе, и в гораздо большем количестве,  чем это могло ожидаться при простом электролизе (Патенты США ? 4.936.961, ?4.826.581, ?4.798.661). В то время как обычный элекролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, ячейка Мэйера производит тот же эффект при токах в десятки милиампер. Более того, обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита (например, серной кислоты) для увеличения проводимости. "Слаботочная" ячейка Мэйера же действует на чистой воде, обеспечивая, однако, несравненно большую производительность. Зафиксированный выход газов был достаточным, чтобы образовать в горелке  водородно-кислородное пламя, которое мгновенно плавило сталь.

Конструкция ячейки Мэйера довольно проста (рис.1). Её электроды сделаны из пластин нержавеющей стали, которые располагаются либо параллельно, либо концентрически. Выход газа обратно пропорционален расстоянию между ними; хороший результат дает предлагаемое патентом расстояние в 1,5 мм. Значительные отличия от обычных электролизеров заключаются в питании ячейки. Мэйер использует внешнюю индуктивность, которая образует колебательный контур с емкостью ячейки. Этот резонансный контур возбуждается мощным импульсным генератором, который вместе с емкостью ячейки и выпрямительным диодом составляет высокочастотную схему накачки. Устройство накачки ступенчато поднимает потенциал на электродах ячейки (до десятков киловольт), пока не достигается точка, где молекула воды распадается и возникает кратковременный импульс тока. Схема измерения тока питания выявляет этот скачок и запирает источник импульсов на некоторое время, позволяя воде восстановиться. В то время как обычный электролиз воды требует тока, измеряемого в амперах, ячейка Мэйера осуществляет его при токах в несколько миллиампер и напряжениях в один киловольт. Кроме того, если обыкновенная водопроводная вода требует добавления электролита для увеличения проводимости (например, серной кислоты), ячейка Мэйера действует при огромной производительности с чистой водой. Согласно очевидцам, самым поразительным аспектом клетки Мэйера было то, что она оставалась холодной даже после нескольких часов производства газа.  Не считая обильного выделения кислорода и водорода и минимального нагревания ячейки, удивительным было то, что вода в внутри ячейки исчезает быстро, переходя в ее составные части в виде аэрозоли из огромного количества крошечных пузырей, покрывающих поверхность ячейки.   Мэйер заявил, что у него работает конвертер водородно-кислородной смеси в течение последних 4 лет, использующий цепочку из 6 цилиндрических ячеек. Изобретения Мэйера представлены в секции "101", где выдача патента требует успешной демонстрации изобретения и его отдельных узлов. Изобретатель объясняет работу ячейки поляризацией молекул воды под действием градиента электрического поля и резонанса в пределах молекулы, который усиливает эффект.

Несколько иной взгляд предложен доктором Рэндэллом Миллзом (R. Mills, США) - президентом компании НРС (Гидрокаталисис Пауэр Корпорейшн, штат Пенсильвания, США). Его идея не основана на ядерных реакциях. В электролитической ячейке Миллза используется "легкая" вода, а энергия высвобождается в результате каталитического процесса, при котором электрон водородного атома побуждается к переходу на более низкий энергетический уровень. Исследования показали многократное превышение выходной мощности над входной. Так, ячейка потребляющая 18 Вт электрической мощности производит 50 Вт. Процесс генерации избыточной энергии продолжается длительное время - многие месяцы. По представлению Р. Миллза, атомы водорода в молекуле воды могут находиться на разных энергетических подуровнях, в том числе и соответствующих дробным квантовым числам. Молекулы воды с атомами водорода, находящимися на более низком, чем обычно, энергетическом уровне, были названы им "гидрино" [4]. Действительно, известны десятки модификаций структуры молекул воды, которые, по-видимому, отличаются и своей внутренней энергией.  Однако такая точка зрения противоречит квантовой физике и потому находит много противников.

В ряде работ предполагается, что одной из причин избыточного тепловыделения могут быть химические реакции рабочего тела - воды и растворенных в ней веществ, стимулированные воздействием гипотетических "торсионных полей" [5] или "трансмутация" ядер с участием экзотических "энионов" и "эрзионов" [6]. Во всех подобных "теориях" источником энергии является сама вода.

Одним из широко известных устройств, демонстрирующих "избыточное" тепловыделение, является "теплогенератор" Ю. Потапова (патент РФ ? 2045715, 1993 г.) [7]. Он представляет собой вертикальную цилиндрическую трубу, в верхнюю часть которой насосом тангенциально вводится поток воды (рис.3). Скорость воды такова, что в трубе наряду с интенсивной турбулизацией потока наблюдаются кавитационные явления, приводящие к быстрому нагреву воды. Если эту воду отвести из зоны максимальной температуры и направить на обычные отопительные приборы, осуществляя возврат воды в нижнюю часть вихревой трубы (откуда она забирается обычным центробежным насосом), то количество отведенного на отопление тепла оказывается большим, чем это следовало из баланса диссипативных (гидродинамических) потерь на трение и кавитацию. По первоначальным заявлениям автора, его теплогенератор давал до 3...4 кВт тепла на 1 кВт затраченной электрической мощности. Однако при сравнительных испытаниях в НПО "Энергия" в 1996г. тепловыделение в устройстве Потапова оказалось  всего на 23% выше, чем в электродном котле на переменном трехфазном токе, и на 42% выше, чем в электрических котлах со стандартными нагревательными элементами. Тем не менее уже несколько фирм: "Юсмар" (Кишинев), "Термовихрь", "Нотека", "Юрле" (Белоруссия), "Факел" (Калининград) и целый ряд других продают кавитационное нагревательное оборудование. Официальная наука на эту деятельность смотрит косо, тем более что данные независимой экспертной оценки избыточного тепловыделения в них отсутствуют. Однако рыночная выгода оказывается сильнее.

По мнению Ю. Потапова, это избыточное тепловыделение в его установке объясняется в основном объединением молекул воды в "ассоциаты" под влиянием кавитации и в меньшей степени - реакциями холодного ядерного синтеза. В пользу такой точки зрения будто бы свидетельствовало обнаруженное в НПО "Энергия" увеличение в 1,5 раза дозы жесткого гамма-излучения (не ослабляемого стальным экраном) и наработку в установке трития, а при заправке её антифризом - возникновение радиоактивных изотопов углерода. В то же время автор неоднократно подчеркивал, что вода в установке может не меняться несколько лет. Последнее означает, что вода или антифриз в этой установке являлись в действительности только рабочим телом, участвующим в замкнутом процессе, а первичный источник энергии следует искать вне его. Такой точки зрения на "механизм" избыточного тепловыделения придерживается Ф. Канарёв [8]. Согласно его теории, на механическое разрушение химических связей ионов и молекул требуется в два раза меньше энергии, чем на термическое разрушение этих связей.  Это главная причина, считает он, в силу которой показатель энергетической эффективности механических активационных процессов типа установки Потапова не может превысить 200%.

В качестве аргумента в пользу того, что источником энергии в явлениях подобного рода является сама вода, часто ссылаются на установку, получившую известность как "ячейка Паттерсона" (Patterson, США). Эта установка представляла собой электролитический элемент, в который засыпали мелкие пластмассовые бусинки, покрытые тончайшими слоями никеля. Последний, подобно палладию, способен собирать и удерживать тяжелые изотопы водорода. При пропускании тока на этих слоях возникают электрические заряды. Такое устройство, если верить выпускающей их фирме Patterson Power Cell (США), устойчиво выделяет 5 ватт тепловой мощности на каждые 1,5 ватта затрат. По мнению Паттерсона, "избыточное" тепло в его устройстве возникает вследствие холодного ядерного синтеза.  Производство электролитических термальных ячеек Патерсона осуществляет в настоящее время корпорация ENECO, собравшая в общий патентный пакет более тридцати патентов с ключевыми технологическими решениями в этой области. Их выпуск начат также корпорацией "Nova Resources Group Inc." (Канада).

Однако физические основания, которые приводят сторонники теории "холодного ядерного синтеза" и воды как источника "энергии будущего", настолько сомнительны, что многие исследователи склонны называть это вслед за Р. Парком "voodoo science" (колдовской наукой).

Между тем возможно совершено иное и вполне адекватное существующей парадигме объяснение явления избыточного выделения тепла в упомянутых выше процессах [9]. Речь идет о поглощении энергии окружающей среды. Как известно, электрохимическая реакция разложения воды является эндотермической, т.е. сопровождается подводом тепла извне. В отсутствие теплоизоляции электролитической ячейки необходимым и достаточным признаком возникновения такого потока тепла является факт понижения ее температуры, приводящий подчас к  замерзанию ячейки (Латчинов, 1888). В результате количество тепла Q, выделившегося при сгорании продуктов электролиза (кислородно-водородной смеси), должно превышать количество электрической энергии, затраченной на электролиз. Это обстоятельство никоим образом не противоречит 2-му началу классической термодинамики, которое исключает возможность использования в тепловых машинах рассеянного тепла окружающей среды, называя их вслед за нобелевским лауреатом Оствальдом (W. Ostwald) "вечными двигателями 2-го рода". Дело в том, что равновесная термодинамика рассматривала окружающую среду как единое равновесное целое, без учета имеющихся в ней перепадов или градиентов температуры. В этом случае окружающая среда являлась лишь приемником тепла, и ее использование в качестве источника энергии в циклических машинах (т.е. закрытых системах, не обменивающихся веществом с окружающей средой) означало бы создание "монотермического" двигателя, который мог бы использовать практически неисчерпаемые запасы тепла, например, мирового океана.

Однако положение коренным образом меняется, если признать термическую неоднородность окружающей среды, например, температурную стратификацию мирового океана. В таком случае использование его как источника упорядоченной энергии не только не противоречит термодинамике, но и давно используется на океанических тепловых электростанциях. Точно так же обстоит дело, когда рассматриваются нетепловые и нециклические машины. Пусть мы имеем произвольное устройство, преобразующее химическую энергию какого-либо вещества.  Это может быть топливный элемент, на вход которого подается топливо и окислитель в стехиометрических соотношениях, или гальванический элемент, уже содержащий в себе необходимые реагенты. Работа такой машины Wе определяется, как известно, убылью энергии Гиббса G = Mm = М(h - Ts), где m, h, s - соответственно химический потенциал, энтальпия и энтропия единицы массы M рабочего тела (реагирующей смеси). В случае, когда процесс преобразования энергии обратим и протекает при температуре окружающей среды T0 = const, работа установки определяется выражением:

Wе = - ∆G = М(m1 - m0) = М(h1 - h0) + Q0 ,  (1)

где m1, m0; h1, h0  - соответственно химический потенциал и энтальпия рабочего тела на входе в установку и в окружающей среде (в состоянии равновесия с ней);  Q0 = МT0(s1 - s0) - количество тепла, полученного или отданного окружающей среде.

Как следует из этого выражения, поток тепла Q0 в этом случае влияет на работу топливного или гальванического элемента. Однако в данном случае отсутствует преобразование тепловой энергии в ее упорядоченные формы.  Дело в том, что поток тепла извне лишь компенсирует изменение связанной энергии рабочего тела М∆Ts  в ходе химических превращений. На это обстоятельство неоднократно указывали авторы руководств по электрохимии [10]. Не будь этого теплообмена, возрастание энтропии s0 продуктов реакции по сравнению с энтропией s1 реагентов покрывалось бы за счет их межмолекулярной энергии (энтальпии) с соответствующим уменьшением производимой работы. Понимание этого обстоятельства существенно облегчается, если различать упорядоченную (потенциальную) часть энергии системы (её энтальпию Мh), и неупорядоченную (связанную с тепловым движением) энергию МTs, и учесть, что полезная работа Wе производится исключительно за счет убыли упорядоченной энергии. Тогда станет совершенно очевидным, что покрытие возрастающей неупорядоченной части энергии рабочего тела за счет внешнего источника тепла позволяет лишь сохранить упорядоченную его часть, способную к совершению полезной работы, и отнюдь не означает "превращения тепла в работу". Теплота в данном случае не превращается в упорядоченные формы энергии, а лишь пополняет количество связанной энергии. Это и объясняет высокий КПД топливных, гальванических, электролизных и т.п. устройств, работающих в режиме поглощения тепла окружающей среды, который, разумеется, остается меньшим единицы. Никакого противоречия с законами термодинамики при этом, естественно, нет.

Таким образом, запрет на использование рассеянного тепла окружающей среды в нетепловых машинах обусловлен произвольной экстраполяцией принципов термодинамики за пределы их применимости. С этих позиций нет ничего удивительного в публикующихся сообщениях о разработке, патентовании и изготовлении устройств, использующих тепло окружающей среды для увеличения получаемой в устройствах полезной работы (Серогодский А., 1992; Климов С., 1992; Буйнов Г., 1992; Г. Скорняков, 1992; Н. Заев, 1992 и др.) [11].

Тем не менее объяснение "избыточного" тепловыделения при работе упомянутых выше устройств только поглощением тепла из окружающей среды было бы неполным. Дело в том, что такое тепловыделение наблюдается и в адиабатически изолированных системах. Так, еще в 1959 году в Институте металлургии АН СССР были проведены серии экспериментов с использованием полупроводниковых термоэлементов, в которых наблюдалось появление избыточной энергии. В одном из опытов экпериментальная установка представляла собой сосуд Дьюара с помещенной в него полупроводниковой термобатареей. В установке были приняты специальные меры для исключения присоса тепла извне. Тем не менее количество тепла, выделяемое на термобатарее, во многих опытах в 2,2...2,6 раза превышало потребляемую электроэнергию [12].

О том, что источником избыточной тепловой энергии является внешняя среда, свидетельствуют также опыты У. Лайна (Wm. Lyne, 1996). Он еще в 1981 году построил и провел испытания отопительной системы на атомарном водороде. Как и при обычной водородной сварке, водород в его установке пропускался через электрическую дугу, которая разлагала его на "атомарный" водород. Затем атомарный водород рекомбинировался с выделением тепла. Таким образом, водород выступал в качестве "посредника", совершавшего круговой процесс, и расход электроэнергии на поддержание дуги рассматривался им как энергия "активации". "Недостающая" для диссоциации водорода энергия в этом случае извлекалась, по мнению У. Лайна, из "эфира". Близкой точки зрения на "механизм" избыточного тепловыделения придерживается Ф. Канарёв, который считает источником "избыточного" тепловыделения физический вакуум [8].

Явление избыточного тепловыделения при рекомбинации атомов водорода было подтверждено при испытаниях теплогенераторов на атомарном водороде, проводившихся в России с 2003 года А. Фроловым, основателем компании Faraday Lab. Ltd. (ООО "ЛНТФ"). В качестве основы конструкции им был выбран мощный электронно-вакуумный диод с вольфрамовым катодом прямого накала (рис. 2). Генератор включает в себя цилиндр с входным и выходным каналами, по которым водяной поток течет вокруг замкнутой внутренней камеры, наполненной водородом при давлении 0,1 атмосфер. Вольфрамовая нить диода диаметром 0,25 мм в центре устройства служит катодом, где водород переходит из молекулярного в атомарное состояние. Затем в процессе перехода от атомарного Н к H2 выделяется "избыточное" тепло, отводимое с охлаждающей водой. Водород при этом не потребляется. Чтобы создать "слаботочное" расщепление H2 в Н, между положительным анодом и отрицательным катодом создавалась разность потенциалов с импульсами в пределах от 200 до 300 В. Импульсы создавались постоянным током с частотой до 10 МГц. При использовании импульсного накала катода 12V с частотой 51 Гц и соотношении импульса к паузе 5% достигалось многократное превышение количества выделившегося тепла над затраченной электроэнергией.  Характерно, что импульсы анодного напряжения, создаваемые переменным током, не вызывали этого эффекта. Эти эксперименты достаточно наглядно свидетельствуют о том, что этот эффект достигается не "раскачкой" орбитальных электронов при их неизменном среднем энергетическом уровне, а односторонним воздействием импульсов напряжения в направлении удаления орбитальных электронов от ядра водорода (в резонанс с импульсами окружающего установку электромагнитного поля). Подбор частоты импульсов анодного напряжения необходим в этом случае для создания резонанса между действием внешнего поля и импульсами "активации".

Французский исследователь Жан Луис Нода (J.L. Naudin) недавно улучшил режим работы этого генератора, заменив силовой агрегат батареей большой мощности с импульсным генератором на 10 МГц. Используя их, Нода смог лучше сформировать импульс анодного напряжения, форма которого оказалась очень важна, и благодаря этому увеличил "выход тепла". Его "генератор с атомарным водородом" работал в течение часа с эффективностью более 2000%, т.е. с 20-кратным превышением выхода тепла над затраченной электрической энергией. При этом им использовались два вида совершенно разного измерительного оборудования, подтвердившие надежность измерения входной мощности установки.

Отсутствие потребления воды и водорода в циклических теплогенераторах Потапова, Лайна, Фролова и Нода свидетельствует о том, что они являются лишь рабочим телом установки, а не источником энергии. В этом случае процесс электролиза воды и последующего синтеза кислородно-водородной смеси выглядят как стадии обратного цикла тепловой машины, в которой электрическая энергия источника питания в эндотермическом процессе электролиза дополняется энергией окружающей среды. Говоря о природе этой энергии, следует учесть, что науке известны только две формы материальных носителей энергии - вещество и поле. В отсутствие потребления рабочего вещества носителем энергии окружающей среды могут быть только поля, обусловленные, с точки зрения энергодинамики, неоднородным распределением в пространстве масс, зарядов или токов. Поскольку в данном случае речь идет об источнике, способном пополнять энергию атомов и молекул независимо от их ориентации в пространстве, то наиболее вероятным ее источником в явлениях "избыточного тепловыделения", и является, на наш взгляд, скалярное поле излучений. Известно, что лишь небольшая часть спектра излучения, называемая "тепловым излучением", воспринимается телами как теплота, т.е. поглощается ими в процессе диссипации (рассеяния) излучения. Большая же часть, ответственная за явления фотосинтеза, фотоэффект, фотоионизацию, фотолюминесценцию, фотоакустические явления, фотоядерные реакции и т.п., воспринимается телами как совершенная над ними работа. Естественно поэтому, что при понижении температуры вещества и нарушении его равновесия с полем излучения определенная часть энергии этого поля переходит к рабочему телу, даже если оно адиабатически изолировано. Некоторые исследователи не без оснований называют эту энергию "радиантной", приписывая ее стоячим волнам в отличие от направленного потока фотонов (лучистой энергии). Именно эта (изотропная) часть поля излучений и ответственна за явления "избыточного тепловыделения".  Для подтверждения этой точки зрения можно сослаться на открытый в 1973 году в СССР акусто-магнетоэлектрический эффект, доказавший возможность увеличения энергии электронов вещества при его взаимодействии с ультразвуковой волной. Таким образом, с позиций энергодинамики, избегающей модельных представлений, нет оснований бросаться "из крайности в крайность", подменяя объективно существующие поля скалярной или векторной природы гипотетическим эфиром или еще более экзотическим физическим вакуумом.

Согласно энергодинамике, для преобразования энергии в циклическом процессе необходимо и достаточно различия траекторий его "прямой" и "обратной" ветви. Для тепловых двигателей и тепловых насосов, использующих в качестве рабочего тела газы или пары, такая "ассиметрия" прямого и обратного процесса достигается различием средней температуры и давления (а тем самым и работы) в процессах расширения и сжатия рабочего тела. В теплогенераторах, работающих по обратному циклу "электролиз воды - синтез водорода и кислорода", аналогом источника тепла в тепловых трансформаторах (тепловых насосах) является рассеянная в пространстве радиантная энергия, а затраченная на электролиз работа - аналогом работы сжатия в тепловых машинах. При этом радиантная энергия поля излучения превращается в тепловую энергию, выделяемую в самопроизвольном процессе релаксации рабочего тела (сгорания кислородно-водордной смеси, рекомбинации атомарного водорода и т.п.). Показателем эффективности таких (обратных) циклов является отношение количества отданного тепла Q к затраченной источником питания электрической энергии W, называемое в термодинамике коэффициентом трансформации тепла ηт:

ηт = Q/W > 1,              (2)

Этот показатель всегда выше единицы, если только под W понимать работу, затраченную источником тока. Последнюю, как показывает опыт, можно уменьшить путем настройки источников тока на определенную частоту, величину и форму импульсов. Однако это отнюдь не означает получения "сверхединичного КПД" ηt = W/Q, поскольку под КПД понимается обратная величина - отношение полученной в двигателе работы W к подведенному от "горячего" источника теплу Q.

Удельная мощность преобразователей радиантной энергии определяется в основном различием траектории прямого и обратного процесса. Это достигается различием степени диссоциации или ионизации рабочего тела в этих процессах. Наряду с этим удельная мощность таких преобразователей энергии определяется (скорее лимитируется) условиями энергообмена с окружающей средой. Отличить теплообмен от радиантного энергообмена позволяет зависимость первого от поверхности теплообмена и перепада температур между рабочим телом и окружающей средой, а второго - от массы рабочего тела и его электрических параметров.

Теоретически явление избыточного тепловыделения позволяет создавать автономные (самоподдерживающиеся) источники электрической энергии.  Для этого необходимо скомбинировать электролизную ячейку с топливным элементом или тепловой машиной, преобразующими полученную при сгорании кислородно-водородной смеси теплоту Q в электрическую энергию W. Согласно термодинамике, эффективность такой установки будет зависеть от температуры Т выделяемого в результате синтеза или рекомбинации тепла Q. Если эта температура будет превышать температуру окружающей среды как теплоприемника То ≈ 300 К всего на 30К, то построенная на этом источнике тепла идеальная машина Карно будет иметь термический КПД ηt = 1 - То/Т  всего 9%. Это означает, что в данном случае для восполнения затрат электрической энергии на электролиз и создания автономных двигателей на базе радиантной энергии теоретически необходим не менее чем 11- кратный выход "избыточного тепла" по сравнению с затраченной работой, а с учетом неизбежных потерь - и значительно больший. Поэтому основным назначением устройств с избыточным тепловыделением являются нагревательные устройства (теплогенераторы). Однако даже при этом такая комбинированная энергоустановка будет относиться не к категории "вечных двигателей", а к классу двигателей на возобновляемых источниках энергии. Экономическая целесообразность создания таких установок целиком определяется себестоимостью полученной электроэнергии, которая определяется в основном плотностью источника энергии и конструкцией установки.

Как видим, энергодинамический анализ подобных установок свободен от модельных представлений и не требует привлечения экзотических гипотез об изменении "структуры пространства и времени",  о существовании некоей "высшей топологии", "реверсированного времени",  "отрицательного трения", "торсионных полей" и т.п. Такой подход позволяет устранить подозрительное отношение официальной науки к описанным выше явлениям "избыточного тепловыделения", переводя проблему создания альтернативных источников электрической или тепловой энергии в практическое русло. О том, что такая работа ведется уже не на уровне изобретателей - одиночек, свидетельствует сообщение на сайте консорциума "Genesis World Energy", согласно которому ими уже разработан  автономный, самоподдерживающийся генератор энергии "устройство Эдисона". По своему размеру оно примерно равно внешней системе кондиционирования воздуха, что позволяет быстро и легко установить ее дома или в офисе для получения практически неограниченной энергии от любого доступного источника воды. Коммерческая модель устройства способна вырабатывать 100 киловатт энергии в день. "Механическая" часть устройства - это маленькие насосы и микроклапаны, создающие циркуляцию, что делает его бесшумным и не требующим особого ухода в течение расчетного 20-летнего срока службы. Реальность создания такого рода преобразователей энергии окружающей среды подтверждаются также проведенными испытаниями конвертера Мэйера на автомобиле. Расход воды на 100 км пробега автомобиля составил при этом около 3-х литров (Пат. США ?5.149.407) [13]. Все дело, следовательно, в поиске наиболее удачных инженерных решений в этой области.

Литература

1. Косинов Н.В., Гарбарук В.И. Мир подступается к вакуумной энергии. //Физический вакуум м природа, 1999. ?2.

2. Niper H. A. Revolution in Technik, Medizin, Gesellschaft. // Field Energy Research in Japan, 1983. - Р. 68...71.

3. Fleischmann M., Pons S., Hawkins M. Electrochemically Induced Nuclear Fusion of Deiterium. // J. Electroanal. Chem. 261, 301 (1989).

4. Нестеров С.Б.  Гидрино, дигидрино и производство энергии //Энергия, 1995. - ?6.

5. Шипов Г.И.. Теория физического вакуума. М.: Наука, 1999.

6. Сапогин Л.Г. и др. Некоторые аспекты эволюции нетрадиционной энергетики с позиций унитарной квантовой теории. // Труды института машиноведения РАН, М.1999 г.

7. Потапов Ю.С. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент РФ RU 2045715, 1995 г.

8. Канарев Ф.М. Начала физхимии микромира. Краснодар, 2004.

9. Эткин В.А. Термокинетика (термодинамика неравновесных процессов переноса и преобразования энергии. Тольятти, 1999, 228 с.

10. Фильштих В. Топливные элементы, М.: Химия, 1968.

11. Буйнов Г. Н. Монотермическая установка. // Русская мысль", 1992.- ? 2.

12. Техника - молодежи. ?9, 1990 г., стр. 36...38].

13. Puthoff H.E., Cole D.C. Extracting Energy and Heat from the Vacuum. // Phys. Rev. E., 1993 - V.48 - ? 2.

____________________________________________________________

© Эткин В. А.. Конверторы радиантной энергии (Converters of radiant energy )

Origin: http://samlib.ru/e/etkin_w_a/vechnydvigatelpart4.shtml

Создан: 01/07/2008, изменен: 15/01/2011, 33k

Статья: Естествознание

Series: Статьи (Articles)