Дуга рождает свет
Продолжаем серию публикаций о прорывной водородной энергетике, в основе которой лежит каталитическая реакция превращения водорода в его специфическую форму - гидрино. В школьных и вузовских учебниках физики вы об этом не прочтёте, но это не значит, что таких превращений не бывает.
В 2018 году в Китайском физическом журнале была опубликована статья с результатами экспериментов по зажиганию капсул с мокрым серебром. При подаче тока от электросварочного аппарата капсула взрывалась, излучая ярчайший свет в диапазоне экстремального ультрафиолета. Измерения показали, что энергия излучения в 250 раз превысила энергию поджигающего импульса. В момент взрыва добавленное для проводимости серебро расплавлялось и разлеталось, но не расходовалось - его можно собрать и использовать заново. Важно, что под воздействием электрической дуги вода моментально разлагалась на кислород и водород, а последний превращался в гидрино. Чтобы прочесть статью, щёлкните здесь.
Мы убеждены, что через десять-пятнадцать лет будут широко распространены энергоустановки, потребляющие водород и отправляющие в выхлопную трубу гидрино. Это намного лучше, чем выбрасывать в атмосферу углекислый газ или водяной пар. Во-первых, на единицу вырабатываемой энергии масса гидрино получается примерно в сто раз меньше. Во-вторых, гидринный газ химически пассивен, то есть безвреден для природы и человека. А поскольку он лёгок, то поднимается вверх и улетучивается в космос.
Неуловимое вещество
Мало того, что гидрино не имеет привычного спектра (для электронов нет орбиталей, которые они могли бы занять в возбуждённом состоянии), но все его вариации - от H2(1/2) до H2(1/137) - крайне текучи. Например, молекула H2(1/4) имеет в 64 раза меньший объём, чем молекула обычного водорода, а потому быстро проникает сквозь стенки сосудов.
В лаборатории компании Brilliant Light Power (BrLP), основанной первооткрывателем гидрино Рэнделлом Миллсом, научились запирать гидрино в дефектах кристаллических решёток и в графите. Но надёжнее всего гидрино удерживается в сложных химических соединениях, таких как GaOOH:H2(1/4).
Продемонстрировать физические свойства гидринного газа, например температуру его кипения, проблематично, поскольку для этого газ должен быть чистым. Увы, в лабораторных условиях он получается в весьма небольшом количестве в смеси с водородом, азотом и аргоном, которая не имеет определённой температуры кипения.
Было бы удобно идентифицировать атом гидрино по энергии его ионизации. Проблема в том, что при ионизации гидрино получается такой же протон, что и при ионизации примесного водорода.
Такие современные аналитические техники, как ядерный магнитный резонанс, рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, прямое и обратное Рамановское рассеяние света, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье, фотолюминесцентная и электронная спектроскопия, крайне затруднены или вообще невозможны с газовыми образцами. Поэтому в компании BrLP был разработан ряд оригинальных методов, которые позволяют зафиксировать уникальные энергетические сигнатуры гидрино (подробности вы найдёте, щёлкнув здесь). Этими методами помимо всего прочего демонстрируются ротационно-вибрационные спектры молекул.
Минимум напряжения
Сегодня учёные из BrLP уже не взрывают капсулы с серебром. В созданных ими энергоустановках SunCell для получения плазмы используется низковольтная электрическая дуга, создаваемая при токах в тысячи ампер. Чтобы лучше понять, почему были выбраны такие параметры, давайте посмотрим на рис. 1.
При малом напряжении между металлическими электродами в разреженном газе возникает очень слабый ток (участок A - B). Начиная с определённого напряжения ток быстро нарастает (участок B - D), становясь достаточно сильным для того, чтобы ионизировать газы. Тёмный разряд переходит в тлеющий, знакомый нам по свечению неоновых ламп. В нём на участке D - G наблюдается отрицательное сопротивление - с увеличением тока (скорости движения электронов и ионов) напряжение падает, что, кстати, позволяет создавать генераторы переменного напряжения. На участке G - I сопротивление становится положительным. Далее начинается дуговой электрический разряд на участке с большим отрицательным сопротивлением, о чём говорит высокая крутизна линии I - J.
В энергоустановках SunCell используется участок линии чуть левее точки J, где для поддержания дуги нужно прикладывать минимальное напряжение, получая высокую плотность мощности. Почему именно этот участок? Во-первых, на красной пунктирной линии процесс будет нестабилен из-за высокого отрицательного сопротивления. Во-вторых, для превращения в гидрино нужны неионизированные атомы водорода, значит, во избежание ионизации необходимо свести к минимуму напряжённость электрического поля между зажигающими электродами. Тем более что в зону реакции помимо атомарного водорода должен подаваться катализатор (годится литий, калий и даже водяной пар).
В узком пространстве между электродами идёт крайне интенсивная реакция превращения водорода в гидрино: выделяется мощность в десятки и сотни киловатт. Тугоплавкие вольфрамовые электроды не выдерживают - плавятся и испаряются в считанные секунды. Поэтому компания BrLP предложила использовать жидкометаллические электроды из расплавленного серебра, олова или галлия, постоянно подкачиваемого двумя магнитогидродинамическими (МГД) насосами (рис. 2). Дуга зажигается в месте встречи двух струек жидкого металла или в месте соприкосновения одной струйки с вольфрамовым электродом, изнутри охлаждаемым водой. Взгляните сами.
Капли металла разлетаются, помогая отвести тепло от зоны реакции, стекают по стенкам камеры и собираются на её дне, откуда снова попадают в насос.
и прозрачной крышкой (Фото: BrLP)
В камеру подаются инертный аргон, атомарный водород, полученный из водяного пара с помощью тлеющего электрического разряда, и катализатор. Подробнее об устройстве SunCell вы можете прочесть, щёлкнув здесь.
Галактический клей
Астрофизиков давно тревожат нестыковки в расчётах параметров Млечного Пути. Он вращается быстрее, чем допускают гравитационные силы. Именно поэтому была выдвинута гипотеза о существовании невидимой тёмной материи, которая образует львиную долю массы вселенной и «склеивает» нашу галактику.
Если посмотреть на приходящие из космоса излучения в области экстремального ультрафиолета, то среди них найдутся все спектральные линии, которые Рэнделл Миллс с коллегами фиксируют в лаборатории на энергоустановках SunCell. Недаром Миллс убеждён, что гидрино - это и есть тёмная материя, заполняющая всю вселенную.
На Солнце тоже много непонятного. Вместо линейчатого водородного спектра, соответствующего сериям переходов Лаймана, Бальмера, Пашена, мы имеем практически бесконечное количество линий, которые образуют весьма равномерный спектр в диапазоне от 350 до 912 ангстрем. Эта загадка разгадывается, если предположить, что на Солнце идёт превращение водорода в гидрино разных видов, которых насчитывается 136, отсюда и множество спектральных линий. Кроме того, данные реакции настолько высокоэнергетичны, что корона разогревается до миллионов градусов, отчего возникает сильное допплеровское расширение спектра. Заодно решается вопрос с энергетическим балансом звезды и становится понятно, почему её внешняя оболочка намного горячее поверхности, хотя по логике должно быть наоборот.
От редакции: все наши статьи о гидрино и энергетике на его основе удобно собраны в одном месте здесь.
Читайте другие наши материалы
