Водородный котел отопления своими руками. Это реально?

Котлы на альтернативном топливе интересны из-за большой эффективности и возможности использовать биотопливо, которое можно добыть самостоятельно. Одними из таких агрегатов являются водородные и плазменные устройства. Первый тип работает почти так же, как котел на пропане, и даже в некоторой степени имеет похожие внутренние элементы.

Строение водородных котлов

Их конструкция включает:

1. Корпус.
2. Теплообменник.
3. Горелку с форсунками (почти такие же, как у котлов на пропане).
4. Клапаны, которые останавливают обратное движение огня в трубу, подающую водородную смесь.
5. Термодатчики и автоматику.

Горелка и теплообменник расположены внутри специальной камеры. Материал, из которого делают камеру и горелку, способен выдержать температуру, равную 3 000 °С. Именно столько градусов может возникать во время горения водорода. В современных водородных котлах отопления эта температура в 10 раз меньше. Производители научились снижать ее с целью повышения безопасности котла, а также с целью использования более дешевых материалов для его изготовления.

Работает этот котел так:

1. Смесь из водорода и кислорода подается из генератора в горелку.
2. В горелке смесь загорается, и огонь поднимается к теплообменнику.
3. Теплоноситель нагревается и поступает в систему отопления дома.

Поскольку температура горения достаточно высока и в любой момент может превысить критическую границу, за ней следит специальный датчик. Также имеется датчик температуры воды в патрубке подачи теплоносителя. Он передает полученные данные автоматическому блоку, который управляет подачей водородной смеси.

Источником топлива для такого котла отопления выступает специальный генератор. Внутри одной его емкости вода разделяется на водород и кислород, затем в другой изолированной камере эти два элемента смешиваются в определенной пропорции, из-за чего происходит их реакция. Часть из этих газов превращается обратно в воду и возвращается в электролитическую камеру, другая часть не изменяется. Она подается к котлу. Выделение водорода из воды происходит во время электролиза.

Изготовление генератора водорода

Лучше всего взять заводской генератор. Это потому, что он является безопасным и разработан так, чтобы затраты электроэнергии (электролиз без нее не происходит) на добычу альтернативного топлива были минимальными. Вторая особенность очень важная, поскольку когда генератор будет потреблять столько электроэнергии, сколько расходует электрокотел, то смысла в создании водородного отопления дома нет.

Простой генератор делают своими руками таким образом:

1. Из листа, сделанного из нержавеющей стали, вырезают 16 одинаковых прямоугольников. Размеры листа – 50х50 см.
2. Один из углов вырезанных частей срезают.
3. В противоположном по диагонали углу делают отверстие. Для этого берут своими руками дрель, сверлят дырку.
4. Собирают конструкцию из пластин и двух болтов. Делают это так: на один болт фиксируют одну пластину. Фиксация предусматривает затягивание двух шайб, которые нужно разместить с двух сторон пластины. Берут вторую пластину и разворачивают так, чтобы обрезанный конец был у болта. Фиксируют ее на втором болте так, чтобы она оказалась над первой пластинкой. Чтобы пластины не прикасались друг к другу, между ними ставят полоску прозрачного пластика. Толщина полоски – 1 мм. По аналогии фиксируют остальные прямоугольники.
5. В пластиковом контейнере делают отверстия для болтов.
6. Вставляют в контейнер собранную из пластин конструкцию и фиксируют болты гайками. При этом используют резиновые прокладки для лучшей герметизации.
7. Делают в крышке отверстие, фиксируют в нем трубку для подачи водорода.
8. Делают еще одно отверстие для заливки воды с растворенными в ней солями.
9. Проверяют герметичность и работу генератора. С увеличением напряжения будет выделяться больше водорода.

Водородные генераторы — технические характеристики и изготовление своими руками

Науке известно всего одно абсолютно чистое топливо – это водород, которые используется в космической промышленности. В процессе горения водорода образуются соединения с кислородом, то есть вода. Запасы этого топлива неисчерпаемы, т. к. оно наравне с гелием является основным «стройматериалом» во Вселенной.

Сегодня мы расскажем про водородные генераторы, обретающие в последнее время все большую популярность благодаря доступной стоимости и экологичности.

Водородные генераторы своими руками

Содержание статьи:

Отличительные особенности водородного отопления

Данный тип отопления основывается на выработке огромного количества тепловой энергии в результате контакта молекул кислорода и водорода. Что характерно, единственным побочным продуктом в этом случае является дистиллированная вода. И чтобы реализовать этот принцип на практике, проводилось множество разработок по созданию водородного отопительного котла (речь идет о промышленных моделях).

Такие приборы отличались габаритностью и, следовательно, для установки требовалось много места. Да и КПД таких котлов был не самым высоким – порядка 80 процентов. Но с тех пор прибор много раз усовершенствовался и в результате мы получили котел для домашнего отопления, работающий по этому принципу. Для нормальной его работы необходимо соблюдать всего несколько важных условий.

Парогенератор — как сделать самостоятельно

Советуем посмотреть нашу инструкцию о том как своими силами сделать парогенератор для бани. Все подробности тут

• Наличие постоянного электропитания. В основе генераторов лежит реакция электролиза, которая, как известно, без электричества невозможна.
• Постоянное подключение к источнику воды. Зачастую для этого используется водопровод, хотя конкретный расход прибора зависит, конечно же, от его мощности.
• Катализатор нуждается в регулярной замене. Частота этой замены зависит, как и предыдущий показатель, от мощности, а также от особенностей конкретной модели.

И если сравнивать водородное оборудование, к примеру, с газовым, то оно менее требовательное в плане безопасности. А все дело в том, что реакции образуются и проистекают исключительно внутри генератора. От человека же, как от пользователя, нужен лишь визуальный контроль над основными показателями.

Устройство водородного генератора

А теперь ознакомимся более детально с водородным вариантом обогрева дома. И суть его, как уже отмечалось, в том, чтобы вырабатывать Н2О, этот вариант вполне заслуживает, чтобы его считали альтернативой природному газу. Что характерно, среднестатистическая температура горения в данном случае может достигать 3-х тысяч градусов, поэтому потребуется использование специальной водородной горелки в отопительной системе. Объясняется это тем, что лишь такая горелка способна выдерживать столь значительный нагрев.

Есть несколько компонентов, из которых состоит отопление водородного типа, ознакомимся с ними.

• Упомянутая выше горелка. Она необходима для одной простой цели – создавать открытое пламя.
• Водородный генератор – он будет обрабатывать смесь посредством разложения воды на молекулярные составляющие. И для того чтобы оптимизировать химическую реакцию, можно использовать в ее процессе катализаторы.
• Собственно, котел. Здесь он служит в роли своего рода теплообменника. Саму горелку устанавливают в топочную камеру, благодаря чему носитель тепла в системе и прогревается до требуемой температуры.

Обратите внимание! Тем, кто запланировали изготовить водородные генераторы, напоминаем, что для этого им придется усовершенствовать уже наличествующее оборудование по схеме, указанной ранее. Но зато такое самодельное оборудование более экономично, чем его «магазинные аналоги», купленные за большие деньги.

Сильные стороны водородного отопления

Положительные качества, которыми обладает отопление с помощью водорода, многочисленны. Именно этим и объясняется столь значительная популярность системы.

• Отличный КПД, коим она характеризуется, может достигать 96 процентов.
• Экологичность. Объясняется это тем, что единственным побочным продуктом, отходами, если можно так выразиться, является чистая вода, производимая в газообразном состоянии. А водяной пар, как известно, не оказывает негативного влияния на окружающую среду.
• Для функционирования в системе водорода никакое пламя не требуется. Тепловая энергия появляется вследствие каталитических химических реакций. Соединяясь с воздухом, водород образуется воду, что сопровождается появлением большого количества энергии. Поток тепла (а его температура достигает 40 градусов) подается в теплообменник. Вполне очевидно, что это наиболее оптимальный вариант для системы «теплого пола».

Слабые стороны

Ознакомившись с достоинствами, приступаем к недостаткам водородного отопления.

• Невзирая на то, что в более продвинутых странах такой способ отопления крайне популярен, в нашей стране ему пока что не уделяют нужного внимания. Именно поэтому приобретение и монтаж данного оборудования столь проблематичен и сопряжен с рядом трудностей.
• Средняя комнатная температура приводит к тому, что водород приобретает газообразное состояние. Более того, это вещество взрывоопасно, в связи с чем транспортировать его, особенно на большие расстояния, очень сложно.
• Баллоны, содержащие водород, должны сертифицироваться соответствующими специалистами, на обучение которых требуется достаточно много времени.

Вихревой теплогенератор

Советуем вам посмотреть одну из наших статей, о том из чего состоит вихревой теплогенератор и как сделать его самостоятельно Все подробности тут

Как установить водородный котел?

На данный момент многие предпочитают самостоятельно производить водородные генераторы для своих отопительных систем. И в этом нет ничего удивительного, ведь «магазинные» аналоги не только очень дорого стоят, но и обладают не слишком высоким КПД. А вот если этот прибор сделать своими руками, то эффективность его будет на порядок выше.

Существует несколько вариантов того, как собрать генератор, работающий на водороде. Но в любом случае для его изготовления в домашних условиях потребуются следующие расходные материалы.

• 12-вольтный источник энергии.
• Несколько трубок, выполненных из нержавеющей стали и имеющих различный диаметр.
• Резервуар, в котором будет расположена конструкция.
• ШИМ-регулятор. Важно, чтобы его мощность составляла как минимум 30 ампер.

Это основные комплектующие, из которых обычно состоят самодельные водородные генераторы. Кроме того, не забывайте о резервуаре под дистиллированную воду – его наличие также обязательно. Воду необходимо подавать в герметичную конструкцию с находящимся внутри диалектиком. В этой же конструкции будет располагаться комплект, сделанный из пластин «нержавейки», примыкающих одна к другой посредством изоляционного материала. Важно, чтобы 12-вольтное напряжение подавалось именно на эти пластины. Если все будет сделано правильно, то при подаче напряжения вода распадется на 2 газообразные элемента.

Обратите внимание! Более эффективной в этом плане является использование постоянного тока (он обязан иметь конкретную частоту), производимого генератором типа ШИМ. В таком случае импульсный ток (либо же переменный) будет заменен постоянным. В результате этого эффективность оборудования существенно повысится.

Какую воду использовать – дистиллированную или из-под крана?

Здесь ничего сложного нет. Водопроводная жидкость может использоваться, но лишь в том случае, если в ней нет примесей тяжелых металлов. Но чтобы оборудование работало более эффективно, лучше использовать все же дистиллированную воду, добавляя в нее небольшое количество гидроксида натрия. Соотношение в данном случае должно быть следующим: по столовой ложке гидроксида на каждые десять литров воды.

Какой именно металл следует использовать?

Этот вопрос спорный. Так, во многих – в том числе весьма авторитетных – источниках говорится, что для водородного отопления необходимо использовать лишь редкие металлы. В действительности это не совсем верно, так как вполне можно использовать и нержавеющую сталь, о чем мы уже говорили выше. Хотя в идеале это должна быть ферримагнитная сталь. Отличается она тем, что не притягивает к себе частички не нужного мусора. Также отметим, что при выборе металла ориентироваться лучше все же на «нержавейку», которая не подвержена процессу окисления.

Как видим, соорудить водородный котел не так сложно, как кажется. Необходимо лишь правильно подобрать расходные материалы и тщательным образом изучить схему отопительной системы такого типа. Установив все необходимое оборудование, произведите проверку, дабы убедиться в том, что оно действительно качественное и достаточно эффективное.

Видео – Изготовление водородного генератора

О законе сохранения энергии

Этот закон гласит, что все в мире взаимосвязано: если где-то убыло, то куда-то обязательно прибудет. И чтобы посредством электролиза можно было получить газ, определенное количество электрической энергии затратить все же придется. А энергия, как известно, получается преимущественно в результате создания тепла при сгорании иных типов топлива. И пусть даже мы возьмем чистую энергию, необходимую для генерирования электричества, и ту, что дает водород после сгорания, то потери будут двукратными (как минимум!) даже на самом современном оборудовании. Выходит, 1/2 средств просто выбрасывается на ветер. Более того, это лишь расходы, связанные с эксплуатацией, а стоимость оборудования, которое, как отмечалось, недешевое, не учитывается. Вспомним хотя бы водородные генераторы.

Если верить исследованиям, проведенным в Америке, то цена одного килограмма водорода (вернее, расходы на его создание) равна:

• 6,5 доллара при использовании промышленной электрической сети;
• 9 долларов при эксплуатации ветряных генераторов;
• 20 долларов в случае применения солярных приборов;
• 2,2 доллара при использовании твердого топлива;
• 5,5 доллара, если вещество производится из биомассы;
• 2,3 доллара, если речь идет об электролизе при высокой температуре, осуществляемом на атомной станции (самый дешевый способ, но самый далекий от обычного бытового применения).

Обратите внимание! Даже самый продвинутый генератор бытового типа будет значительно уступать по всем параметрам аналогичному промышленному прибору. Поэтому, ввиду описанных цен, говорить о том, что водород может составить серьезную конкуренцию природному газу, нельзя. То же относится и к электроэнергии, дизелю и даже тепловым насосам.

Перспективы энергетики с использованием водорода

А теперь попытаемся выяснить, действительно ли существуют шансы снизить себестоимость чистого водорода. Сразу оговоримся, что все шансы для этого есть. Прежде всего, сюда относится технология получения не дорогостоящей электроэнергии с применением возобновляемых ее источников. Кроме того, в процессе катализации могут использоваться более дешевые химические катализаторы. К слову, такие уже давно существуют и используются в водородных ячейках для топлива (речь идет об автомобилях). Хотя здесь, опять же, мы натолкнулись на их чересчур высокую стоимость.

Но технологии все время совершенствуются, наука не стоит на месте. В один прекрасный момент нефть все же закончится, а людям придется переходить на какой-то другой, альтернативный энергетический источник. Но на данный момент и, пожалуй, на ближайшие десятилетия можно говорить с уверенностью: энергетика с использованием водорода сама по себе пока что убыточна. К исключениям относятся лишь те случаи, когда водород является побочным продуктом каких-либо других процессов технического плана. Конечно, возможны и различные программы по поддержке и развитию водородной энергетики, но для этого требуется помощь крупных корпораций и, разумеется, государства.

В качестве заключения

Трудно сказать, какая энергетика станет в будущем основной – водородная, ядерный синтез, применение гравитации и проч. Но специалисты уверяют, что первые электролизные реакторы, способные составить конкуренцию современным атомным, появятся как минимум через двадцать-тридцать лет. Некоторые вообще скептически настроены по этому поводу. Но реальные профессионалы верят, что водородные генераторы станут вскоре предметом высоких технологий, а не самоделкой из подручных средств, которую мы описали выше. На этом все, теплых вам зим!

Водородный генератор для отопления частного дома

Сложно найти такого человека, который не стремился бы снизить траты на эксплуатацию современных отопительных систем. Для этой цели широко используются разного рода экономичные приборы, радиаторы с высокими показателями теплоотдачи, а также надежные трубопроводные системы. В качестве альтернативной категории энергоносителя многие рассматривают эффективное водородное отопление дома своими руками. Всё больше потребителей рассматривают вариант установки водородного генератора для отопления частного дома.

Что собой представляет водородный генератор?

Это идеальная альтернатива отоплению обычным природным газом, так как средний температурный режим может достигать 3000 градусов. Для этого требуется провести установку специальной работающей на водороде горелки для отопления, которая без проблем выдержит подобную достаточно высокую температуру.

Стандартный водородный генератор состоит из определенных элементов. В первую очередь это максимально эффективный работающий на водороде генератор. Он обрабатывает смесь при помощи разложения обычной воды на определенные составляющие. Чтобы оптимизировать данный процесс, часто применяются катализаторы. Присутствует также горелка трубопровод, который ведет от генератора – они требуются для создания открытого огня. Важно наличие котла, который играет в конструкции роль теплообменного приспособления. Горелка расположена в топке и посредством нее осуществляется нагрев основного теплоносителя в системе.

Когда стоит установить водородный генератор?

Для каждого потребителя огромное значение имеют особые эксплуатационные качества и свойства современного прибора отопления. Заводские установки, а также все виды водородных котлов отопления своими руками, между собой отличаются по показателям эффективности.

Существует несколько иных надежных схем, которые помогают эффективно провести сбор и установку оборудования своими руками. Чтобы общая расчетная мощность не сильно отличалась от фактической, чтобы не был снижен показатель КПД, организацию водородного качественного отопления стоит делать посредством применения надежных котлов, а также генераторов строго заводского исполнения.

Осуществить установку генератора стоит в случае, если достигаются цели, связанные со значительной экономией. Современные отопительные приборы такого плана в состоянии обеспечить следующие преимущества:

1. Это идеальная возможность иметь в распоряжении ничем не ограниченные топливные запасы, так как для заправки котла нужна самая простая вода.
2. В процессе эксплуатации устройства необходимо небольшое количество потребленной энергии. Чтобы установка, мощность которой равна примерно 27 кВт, бесперебойно работала, достаточно просто обеспечить определенный максимальный объем используемого электричества – это 0,3 кВт в час.




3. Установить оборудование нужно в том случае, если требуется обеспечить максимально экологичную обстановку. Работа устройства характеризуется полным отсутствием угарных причиняющий вред человеку газов. В процессе сгорания водородно-кислородной смеси, в атмосферу выделяется относительно небольшой объем водяного пара.

Профессионалы отлично понимают, что в процессе работы водородного генератора, предназначенного для отопления, газ, полученный в оборудовании такого плана, может быть отнесен к категории гремучих. Он отличается полным отсутствием неприятного запаха и цвета. Газ совершенно безвреден, его присутствие невозможно определить даже специальными устройствами.

Важно! Газ имеет свойство воспламеняться при температуре 540 градусов, что характеризует его, как взрывоопасный. Именно по этой причине все подобные установки должны быть тщательно проверены на степень корректности производимой работы.

Если генератор приобретается в готовом виде, стоит поинтересоваться о присутствии у него котла или особого теплообменного прибора. Оно обязательно должно быть рассчитано на влияние высокого температурного режима.

Большое количество преимуществ, присущих водородным котлам отопления и генераторам, будет способствовать росту конкуренции всем традиционным системам отопления. Многих собственников частных домов привлекает низкая стоимость оборудования, а также высокая производительности.

Водородный генератор — пошаговая инструкция по установке

За главную основу работы современного отопления на водороде берется методика выделения достаточно большого объема качественной тепловой энергии. Это достигается посредством взаимодействия молекул кислорода и водорода. Для максимально практичного применения устройства изначально были разработаны специальные промышленные варианты качественных и надежных отопительных котлов. При установке водородного генератора в обязательном порядке потребуется выполнить такие условия:

1. Обеспечение подключения к основному источнику жидкости. Часто это бывает стандартная водопроводная коммуникация. Расход воды при этом прямо зависит от общей мощности устройства.




2. Важно обеспечить качественное электропитание. Чтобы поддержать реакцию эффективного электролиза потребуется осуществить подключение устройства к стандартной электрической сети.




3. Время от времени проводится замена установленного катализатора. Время использования каждого прямо зависит от используемой модели, а также от мощности котла.

Нагрев горелки в состоянии достигать 3000 градусов, потому стоит позаботиться о том, чтобы были использованы материалы, способные выдержать подобные нагрузки. Последовательность действий при обустройстве оборудования следующая:

• К крышке взятой за основу емкости необходимо присоединить специальный штуцер, который потом будет отводит газ – смесь кислорода и водорода;




• Штуцер присоединяется к теплообменнику и горелке;




• Потребуется создать запасное хранилище для готового газа, так как котел не в состоянии работать одинаково. Кроме того, это обеспечит оптимальную безопасность в процессе эксплуатации.

Несмотря на достаточно большое количество вариантов домашних разработок и установок водородных генераторов, найти стоящий образец достаточно сложно. Вне зависимости от вида и категории подобной установки работа подобного теплообменника требует постоянного поддержания необходимого уровня температурного режима, а также давления в системе. Если следовать всем представленным вниманию инструкциям и советам, можно установить оборудование, которое будет характеризоваться высокими показателями стабильности. Это позволит использовать их в постоянном режиме, обеспечив дом теплом.

При установке водородного генератора необходимо обязательно монтировать датчики температуры.

Самостоятельно ремонтировать водопроводный генератор не стоит, так как это повысит вероятность утечки кислородно-водородной смеси.

Также советуем вам просмотреть видео:

Водородный котел отопления – выгодно ли его использовать?

Сегодняшние технологии дают возможность применять для отопления жилищных помещений подобный вариант топлива как водород.

Это один из очень недорогих источников энергии. Ведь водород один из самых популярных компонентов, который в большинстве случаев располагается в составе разных веществ. очень доступным источником водорода считается вода.

На основе данного компонента сделаны сегодняшние водородные отопительные котлы. В основе их работы лежит каталитическая реакция взаимные действия водорода и кислорода. В результате ее выделяется тепло. Так достигается температура в 400 С, которую можно применять для обогрева низкотемпературных систем. Этот метод отопления прекрасно подойдет для системы «пола с подогревом».

Такая система обогрева потребует подведение водомерного узла. Котел состоит из генератора водорода. Выделяемый водород сжигается при помощи специализированной горелки с 4 распылительными устройствами. Побочным продуктом работы таких отопительных котлов считается пар. Для изготовления реакции нужно применение электричества.

Физико-химический процесс электролиза позволит выделять водород практически везде. Температура действуя на воду делит ее на водород (h3) и кислород (О2). Реакция выполняется при температуре всего 3000 С.

Минусы и плюсы работы данного оборудования

Важные достоинства:

• Экологичность — в реакции не есть углерод, благодаря этому не выполняется выделения углекислого газа, которое свойственно для остальных процессов горения. Низкая температура горения позволит избежать возникновения оксида азота.
• Отсутствие пламени: как такой процесс горения — это катализация при которой выполняется тепловыделение.
• Многообещающий дешевой энергетический источник.

К минусам можно отнести взрывоопасность соединения водорода с кислородом, и также не сильно большие температуры нагрева.

Про изготовителей

Водородный отопительный котел приобрести можно у итальянской компании «Giacomini», которая занимается исследованиями, связанными с применением энергии водорода.Эта фирма разработала топку h3ydroGEM, при помощи которой можно получить энергию тепла. Также подобный котел для индивидуального квартирного отопления можно собрать своими руками. КПД данного оборудования на водороде составляет до 96%, что больше, чем при эксплуатации иных источников энергии.

Этот вид энергии имеет большие перспективы, Так как не просит трудоемкой добычи топлива, как на случай с углем или нефтью, а процесс выделения энергии считается чистым в экологическом плане и не приносит ущерба внешней среде.

Взгляните пример отопления приватизированного дома водородом.

Будем надеятся, что материал был вам полезен, станем благодарны, если поделитесь им в соцсетях с собственными друзьями.

Похожие статьи

Что такое водородный котел и как он работает?

Стремясь сократить выбросы парниковых газов на 80% к 2050 году, правительство Великобритании пытается изменить способ обогрева наших домов. По последним данным, отопление составляет около 40% потребления энергии в Великобритании *. Внедрение источников топлива, таких как водород, может помочь нам уменьшить углеродный след. Узнайте о водородных котлах ниже.

Как работают водородные котлы?

Предпосылка использования водорода в качестве топлива для бытовых приборов заключается в том, что он снизит выбросы углерода.Водород будет использоваться в качестве альтернативы природному газу, СНГ и нефти; которые все производят углекислый газ в качестве побочного продукта сгорания.

Было много предложений относительно того, как можно получить водород в качестве источника топлива. Это включает электрохимический процесс, при котором водород отделяется от исходного топлива. В этом случае выбросы углерода необходимо улавливать и постоянно сдерживать.

Другие процессы включают электролиз, который включает расщепление воды на составляющие ее элементы, кислород и водород.Другой предлагаемый метод — использование систем электрического отопления, хотя необходимо учитывать баланс производства электроэнергии.

Существует также вариант разработки гибридных систем отопления, в которых водородный котел будет соединен с тепловым насосом источника воздуха вне дома. Наконец, в Кильском университете проводятся испытания смеси природного газа и водорода, в которой будет использоваться 20% водорода **.

Решение о том, как именно будут использоваться водородные котлы, еще не принято.Однако разработки продолжаются, и такие бренды, как Worcester Bosch, уже разработали прототип котла, который предназначен для работы на 100% водородном газе.

Каковы некоторые из потенциальных плюсов и минусов водородных котлов?

Плюсов:

• Более низкие (или нулевые) выбросы парниковых газов — Основная цель разработки водородных котлов — декарбонизация способа отопления наших домов. Выбросы углерода, которые в настоящее время выбрасывают в атмосферу ископаемое топливо, загрязняют воздух.Эти газы не могут покинуть нашу атмосферу и, таким образом, вызывают повышение температуры и способствуют глобальному потеплению.

• Энергоэффективность — Водород содержит довольно большое количество энергии. Утверждается, что 1 кг водорода содержит такое же количество энергии, как 2,8 кг бензина ***.

• Простота хранения — Газообразный водород можно хранить несколькими способами. Например, он может быть сжат, содержаться в соляных пещерах или аммиаке, а также может быть сжижен.Также было заявлено, что водород является единственным энергоносителем, который может храниться в течение длительного времени.

• Возможность использовать существующую инфраструктуру — Было высказано предположение, что существующая газовая инфраструктура также может быть использована для новой водородной схемы — так что необходимости в перепроектировании может не быть.

Минусы:

• Безопасность — Водород легко воспламеняется. Необходимо будет провести исследования и оценку рисков, чтобы гарантировать безопасность использования водорода для отопления дома.

• При производстве водорода может выделяться углеродный газ — Хотя система водородного нагрева может уменьшить или исключить выбросы углерода, при фактическом производстве водорода может выделяться углерод, если ископаемое топливо все еще используется; поэтому этот газ необходимо улавливать и хранить соответствующим образом. В качестве альтернативы, решить эту проблему может электролиз с использованием возобновляемых источников энергии, таких как солнечные батареи или ветряные турбины.

• Может потребоваться преобразование существующих приборов. — 100% водород нельзя использовать в существующих приборах, построенных для использования других источников топлива, поскольку они могут иметь другие функции сжигания.

• Инженерам также может потребоваться дополнительная квалификация — Необходимо будет изменить тестирование приборов, как и оборудование, которое используют инженеры.

Где взять водородный котел и сколько он может стоить?

В настоящее время на рынке нет водородных котлов. Многие все еще находятся на стадии прототипа. Однако вы можете быть уверены, что команда HomeServe предоставит вам подходящее и энергоэффективное решение для отопления вашего дома — будь то с использованием существующих источников топлива, которые доступны, или с использованием водорода, когда он станет доступным.

Стоимость водородных котлов и их использование еще предстоит определить, и производители стремятся производить приборы, которые можно преобразовать в водород по ограниченной цене.

В настоящее время производство и транспортировка водорода может быть дорогостоящим. Тем не менее, новые достижения проходят испытания, чтобы увидеть, как можно снизить эти затраты, например использование аммиака для транспортировки газообразного водорода.

Что я могу сделать тем временем для эффективного обогрева дома?

Несмотря на то, что планы по водородным котлам продолжаются, существует ряд альтернативных способов повышения энергоэффективности в вашем доме.Сюда входят:

Для получения дополнительных советов о том, как сделать свой дом более энергоэффективным, посетите нашу страницу HomeServe «Как сэкономить газ дома и сократить расходы на электроэнергию».

* https: //www.wired.co.uk/article/central-heating-gas-boiler-climate-change

** https: //www.bbc.co.uk/news/science-environment-50873047

*** https: //www.power-technology.com/features/featureheating-systems-its-time-to-talk-about-hydrogen-5889033/

Водород по сравнению с другими видами топлива

Перейти к основному содержанию

Меню учетной записи пользователя

• Авторизоваться

Водород

инструменты

• Ресурсы

  • Центр водородной безопасности (CHS)

    • Информация о CHS

    • Элементаль

    • Конференция CHS 2020 в Европе

  • Нормы и стандарты

  • h3FIRST

  • Панель безопасности водорода

    • Информация о панели безопасности водорода

    • Документы для скачивания

    • Руководство по сертификации водорода

    • Ресурсы и обзоры по безопасности

  • HyRAM

  • Обучение и руководство

    • Лучшие практики

    • Уроки выучены

    • Элементаль

    • Вопросы и ответы

  • Материалы и свойства

    • Основные свойства водорода

    • Совместимость материалов

    • Совместимость полимеров

  • Статьи и ссылки

    • Библиография

    • ICHS

  • Учебные материалы

  • Ролики

• Hyarc

  • Свойства водорода

  • Производство водорода

  • Доставка водорода

  • Потребление водорода

  • Подтверждающие данные

  • Глоссарий по водороду

  • Связанные сайты

  • Рекомендации и предположения

  • Инструменты калькулятора

  • Инструменты анализа

  • Свяжитесь с нами

• Около

Панировочные сухари

1. Дом
2. Обзор лучших практик
3. Водород по сравнению с другими видами топлива

• Лучшие практики
• Итак, вы хотите знать кое-что о водороде
  • 1. Основы
       1. Газообразные свойства и поведение
       2. Свойства и поведение жидкости
       3. Приложения
       4. Системы хранения
       5. Системные элементы управления
    2. Опасности
       1. Утечки
       2. Пламя
       3. Взрывы
• Водород по сравнению с другими видами топлива
• Культура безопасности
  • 1. Институциональные обязательства
    2. Обучение
    3. Официальные процедуры
       1. Управление изменениями
    4. Уроки участия рабочих
    5. Изучено
• Планирование безопасности
  • 1. Анализ опасностей и оценка рисков
       1. Выявление и анализ опасностей
       2. Ранжирование рисков
          • Качественная оценка рисков
          • Количественная оценка рисков анализ
       3. Снижение рисков
    2. Обзоры безопасности
• Процедуры при инцидентах
  • 1. Основные принципы
       1. Реагирование систем сигнализации
       2. Система управления инцидентами
          • Персонал на месте
          • Операторы быстрого реагирования

       Процедуры отчетности

       3. Обучение
    2. Помощь в чрезвычайных ситуациях
       1. Пожарные
       2. Правоохранительные органы
    3. Защита и тушение пожара
       1. Защита от воздействия огня
       2. Пожары газообразного водорода
       3. Пожары жидкого водорода
    4. Первые — Процедуры оказания помощи при травмах, вызванных криогенными факторами
• Связь
  • 1. Документация
    2. Маркировка
    3. Предупреждающие таблички
    4. Опасности на рабочем месте
    5. Безопасность и чрезвычайная ситуация на рабочем месте Информация о реакции
    6. Извлеченные уроки
• Проектирование помещения
  • 1. Свойства Воздействие Дизайн
       1. Пассивная вентиляция
       2. Активная вентиляция
       3. Электрическая классификация
       4. Использование детекторов
          • Обнаружение утечки
          • Обнаружение пламени

       Надлежащее хранение, использование и вентиляция

       5. Предотвращение потерь
    2. Выбор материалов
    3. Принципы безопасной конструкции
    4. Схема и конструкция трубопроводов
    5. Системы защитной блокировки
• Хранение и трубопроводы
  • 1. Сжатый газ
       1. Емкости для хранения
          • Выбор материала
          • Документация, маркировка и маркировка
          • Обращение с цилиндрами и их крепление
       2. Трубопроводные системы
       3. Фитинги и соединения
       4. Клапаны
    2. Криогенный Li quid
       1. Емкости для хранения
          • Выбор материала
          • Документация, маркировка и маркировка
          • Образование льда
          • Сброс давления
            • Защита от избыточного давления
            • Отказ устройства сброса давления
       2. Трубопроводные системы
          • Автоматический останов- запорный клапан
          • Трубопровод с вакуумной рубашкой
       3. Фитинги и соединения
       4. Клапаны
       5. Вакуумные насосы
• Рабочие процедуры
  • 1. Требования к персоналу
    2. Хранение и транспортировка
    3. Пуск и осмотр оборудования
    4. Контрольные листы
• Техническое обслуживание оборудования
  • 1. Стратегия технического обслуживания
    2. Система разрешений на работу
    3. Планирование технического обслуживания
    4. Подготовка к техническому обслуживанию
    5. Требования к судам
    6. Периодический осмотр ction
    7. Оборудование и инструменты
    8. Планирование технического обслуживания
    9. Документация технического обслуживания
    10. Ресурсы для технического обслуживания
• Лабораторная безопасность
  • 1. Лабораторный дизайн
       1. Криогенная жидкость
       2. Безопасность баллонов
       3. Планы на случай чрезвычайных ситуаций
       4. Противопожарная защита
       5. Вытяжные шкафы
       6. Обнаружение утечек и пламени

Новый метод более эффективного извлечения водорода из воды для использования возобновляемых источников энергии

Кристаллическая структура и многогранники {MoTe} 6, показывающие строительные блоки каждого полиморфа.моноклинная фаза 1T’-MoTe2 и b гексагональная фаза 2H-MoTe2. Кредит: Nature Communications 10.1038 / s41467-019-12831-0

По словам ученых, новый метод более эффективного извлечения водорода из воды может помочь в использовании возобновляемых источников энергии в виде устойчивого топлива.

В новой статье, опубликованной сегодня в журнале Nature Communications , исследователи из университетов Великобритании, Португалии, Германии и Венгрии описывают, как импульсный электрический ток через слоистый катализатор позволил им почти вдвое увеличить количество водорода, производимого за один милливольт электроэнергии, используемой в процессе.

Электролиз, процесс, который, вероятно, знаком любому, кто изучал химию в средней школе, использует электрический ток для разделения связей между атомами водорода и кислорода в воде, высвобождая водород и газообразный кислород. Если электрический ток для процесса электролиза генерируется с помощью возобновляемых источников энергии, таких как энергия ветра или солнца, весь процесс не выделяет дополнительного углерода в атмосферу, не влияя на изменение климата. Затем газообразный водород можно использовать в качестве источника топлива с нулевым уровнем выбросов в некоторых видах транспорта, таких как автобусы и автомобили, или для отопления домов.

Исследование команды было сосредоточено на поиске более эффективного способа производства водорода посредством электрокаталитической реакции расщепления воды. Они обнаружили, что электроды, покрытые катализатором из теллурида молибедена, показали увеличение количества газообразного водорода, образующегося во время электролиза, когда применялась определенная схема сильноточных импульсов. Оптимизируя импульсы тока через кислотный электролит, они могут снизить количество энергии, необходимое для производства заданного количества водорода, почти на 50%.

Д-р Алексей Ганин из Химической школы Университета Глазго руководил исследовательской группой. Д-р Ганин сказал: «В настоящее время Великобритания удовлетворяет около трети своих потребностей в производстве энергии за счет возобновляемых источников, а в Шотландии этот показатель составляет около 80%.

«Эксперты предсказывают, что мы скоро достигнем точки, когда мы будем производить больше возобновляемой электроэнергии, чем требуется для нашего потребления. Однако в настоящее время избыток генерируемой энергии должен использоваться в том виде, в котором она произведена, иначе она будет потрачена впустую.Жизненно важно, чтобы мы разработали надежный набор методов для хранения энергии для дальнейшего использования.

«Батареи — один из способов сделать это, но водород — очень многообещающая альтернатива. Наши исследования дают важное новое понимание того, как производить водород путем электролиза более эффективно и экономично, и мы стремимся продолжить это многообещающее направление исследований».

Поскольку уровень каталитического усиления контролируется электрическими токами, последние достижения в области машинного обучения могут быть использованы для точной настройки правильной последовательности прикладываемых токов для достижения максимальной мощности.Следующим этапом для команды является разработка протокола искусственного интеллекта, который заменит человеческий фактор в поисках наиболее эффективных электронных структур, используемых в подобных каталитических процессах.

Статья под названием «Быстрая электрохимическая активация MoTe2 для реакции выделения водорода» опубликована в Nature Communications.

Новый катализатор затмевает платину при производстве водорода

Дополнительная информация:
Быстрая электрохимическая активация MoTe2 для реакции выделения водорода, Nature Communications doi.org / 10.1038 / s41467-019-12831-0, www.nature.com/articles/s41467-019-12831-0

Предоставлено
Университет Глазго

Ссылка :
Новый метод более эффективного извлечения водорода из воды для получения возобновляемой энергии (2019, 29 октября)
получено 13 ноября 2020
с https: // физ.org / news / 2019-10-method-Hydrogen -fficiently-Cap-Renewable.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

ToughSF: Водородный пароход: концепция космического корабля-невидимки

В дополнение к обсуждению «Стелс в космосе» мы нашли тип космического корабля, идеально подходящий для необнаруженного перемещения по Солнечной системе.Он называется «водородный отпариватель» и основан на использовании большого количества жидкого водорода.

Вот обсуждение задействованных механизмов, возможностей и потенциальных конструкций парогенератора водорода.

Холодная стелс


Стелс в космосе полагается на то, чтобы ваш враг не получал никаких ваших электромагнитных излучений.

Некоторые методы достижения незаметности основаны на перенаправлении или обфускации ваших выбросов. Самый большой их компонент — это инфракрасное излучение: тепло, которое должен отводить ваш космический корабль.

Естественно, лучший метод уменьшения инфракрасного излучения — это вообще не производить его. Космический корабль при температуре 3 Кельвина не может быть отличен от космического фона никаким физически возможным датчиком. Даже на более умеренных 22К это чрезвычайно сложно обнаружить. Это холодная скрытность.

Чтобы поддерживать этот уровень скрытности, космический корабль не может использовать радиаторы и не может оставлять за собой яркий горячий выхлоп.

Как это работает?

Большинство машин, включая экипаж, не могут работать при такой низкой температуре, чуть выше абсолютного нуля. Их нужно хранить при гораздо более высоких температурах. Например, в помещениях экипажа поддерживается комфортная температура 300K, а высокоэнергетическое оборудование, такое как лазеры, может подниматься до 700K или выше.

Очевидное решение — охлаждать внешнюю поверхность космического корабля только до криогенных температур и поддерживать нормальную температуру внутри. Это исключает использование радиаторов, поэтому необходимо использовать другой метод утилизации отработанного тепла. Даже если на борту ничего не работает, космический корабль все равно поглощает солнечный свет.

Обычные ракетные двигатели оставляют за собой выхлопной след, который начинается при температуре 3000K, а затем уменьшается по мере расширения в вакуум. Однако из-за того, сколько топлива высвобождается в секунду, расширение происходит достаточно медленно, чтобы создать за соплом массивный шар горячего газа.Это позволяет очень легко обнаружить выхлоп. Космический корабль, полагающийся на холодную невидимость, должен использовать другую форму движения.

Решение этих проблем состоит из трех частей:
— Криогенный радиатор
— Изолирующий корпус
— Скрытая силовая установка

Радиатор

В обычном SF радиаторы рассматривались как краткосрочное решение проблемы высокой отдачи тепла от оружия.Они достигли повышенных температур, чтобы извлечь максимальное количество отработанного тепла на единицу теплоносителя.

В конечном итоге все отработанное тепло было отведено радиаторами. Они работают как можно более горячими, чтобы минимизировать их площадь поверхности и массу, предназначенную для них.

У космического корабля-невидимки цели другие. Криогенный жидкий радиатор выкипает, чтобы отвести минимальное количество отработанного тепла.Полученный газ поступает в двигательную установку. Единственными двумя кандидатами на это являются жидкий водород и жидкий гелий.

Оба кипятят при температурах, очень близких к абсолютному нулю, но гелий кипит при 4K, а водород остается жидким до 22K. Гелий можно использовать для непосредственного охлаждения космического корабля до температуры, близкой к фоновой, но водород имеет в двадцать раз больше скрытой теплоты испарения (энергии, необходимой для его перехода из жидкой формы в газообразную).Это означает, что нам потребуется в двадцать раз меньше водорода в секунду, чтобы оставаться холодными, а разница между 4K и 22K на большом расстоянии должна быть незначительной.

Выбор между ними зависит от создаваемой вами обстановки. В среде с плохим датчиком водород обеспечивает гораздо лучшую производительность и большую выносливость на килограмм. Гелий на 76% плотнее и очень теплопроводен в сверхтекучем состоянии, что упрощает конструкцию. Гелий может быть единственным решением для настройки, богатой датчиками, когда короткие расстояния или большое количество чувствительных спутников могут определять даже температуру 22K.

Если выбран водород, источнику отработанного тепла мощностью 1 кВт потребуется 2,24 грамма жидкого водорода в секунду или 8 кг в час, чтобы охладиться до 22 К. Если космический корабль обнаружен или решит выйти из режима невидимости, он может дополнительно нагреть водородный газ. Это удаляет 14 кДж тепла на кг на каждый градус Кельвина выше 22 К. Если его использовать для непосредственного охлаждения помещения экипажа и дать ему нагреться до 300 К, прежде чем его выбросят за борт, один килограмм водорода унесет с собой 3,94 МДж отработанного тепла. Если он использовался для охлаждения единицы оборудования 700 тыс. (Около 430 градусов по Цельсию), он может отнять более 13 МДж на килограмм.

Корпус изоляционный

Криогенный радиатор бесполезен, если горячие точки на вашем космическом корабле пропускают инфракрасное излучение и показывают ваше местоположение. Создать космический корабль, который может равномерно охлаждать его внешность, сложно, поэтому в простейших конструкциях используются расположенные внутри корпуса оболочки.

Подобно подводной лодке, космический корабль-невидимка будет иметь очень холодную внешнюю оболочку с жидким водородом, протекающим по трубам на его внутренней поверхности, и «горячий» сосуд высокого давления внутри, в котором находится оборудование и экипаж.Зазор между оболочками используется для отвода образующихся водородных газов.

Особое беспокойство вызывает внешняя поверхность внешней оболочки. Это то, что «видит» враг. Обычная металлическая поверхность, даже если ее охладить до криогенных температур, обладает хорошей отражающей способностью. Радар и лидар отразятся от него и произведут сильный обратный сигнал. Солнечный свет превратит его в яркий маяк.

Решение — VantaBlack. Это один из продуктов исследования оптических свойств углеродных нанотрубок. Он может поглощать 99,9% + всего падающего света. Солнечный свет, самая большая проблема, будет полностью поглощаться, и отраженный свет не достигнет вражеских датчиков. Достижения в этой технологии позволяют распространить эту характеристику на радиоволны. Если внешняя поверхность покрыта этим материалом, он может стать «чернее черного» в большей части электромагнитного спектра.

Общая форма внешней оболочки тоже важна. Космический корабль-невидимка должен минимизировать получаемую энергию, минимизировать количество отраженной энергии и надежно содержать жидкий водород в течение длительного периода времени.

Форма, которая соответствует этим требованиям, представляет собой очень тонкий цилиндр с отверстием для сопел посередине. Округлая форма рассеивает отраженные сигналы по гораздо большей площади, чем плоские стороны. Цилиндр — вторая лучшая форма для содержания криогенного топлива после сферы, но сфера может поглощать гораздо больше солнечного света, чем тонкий цилиндр, обращенный концом к Солнцу.Поскольку положение относительно Солнца должно быть фиксированным, двигатель должен иметь возможность поворачиваться вокруг центра тяжести, чтобы позволить ему ускоряться по другой оси. Чтобы обеспечить ускорение по нескольким осям, в середине двух длинных баков с топливом находится поворотное сопло.

Двигательная установка

Нет смысла бросать холодную фигуру в космос, если она не имеет возможности потом двигаться.

Если противник обнаруживает начальный толчок, он может рассчитать траекторию на несколько месяцев вперед.Если силы противника поменяют позицию, космический корабль-невидимка их полностью промахнется. Если на его поиски послан скрытный охотник, он не сможет уклониться.

Основным требованием к двигательной установке-невидимке является то, что она не выбрасывает горячий газ в космос. Второстепенное требование — не потреблять много электроэнергии. При производстве электричества образуется ненужное тепло, и это тепло необходимо отводить путем кипячения жидкого водорода в дополнение к тому, что поглощается от Солнца.

Решение представляет собой солнечно-тепловую импульсную ракету. Этот ракетный двигатель принимает солнечный свет в сферическую солнечную печь с нагревательным элементом.

Через отверстие в топку уходит небольшое количество солнечного света. Большая часть в конечном итоге нагревает нагревательный элемент до очень высокой температуры (3000K +). Вольфрам — подходящий материал для этого элемента. Водородное топливо вводится в камеру порциями. Он нагревается, и давление в камере увеличивается.Затвор сопла выпускает водород с большой скоростью. Сопло де Лаваля позволяет топливу расширяться до того, как оно покинет двигатель.

Согласно законам адиабатического газа, снижение температуры топлива с 2800K (для уменьшения диссоциации водорода) до температуры 20K требует увеличения объема (или степени расширения) в 45000 раз. Сопло ракеты меняет давление и температуру на увеличенный объем топлива. В ограниченном пространстве это означает, что топливо будет вылетать из сопла.Увеличение объема, необходимое для падения температуры в шарике водорода, впрыскиваемом в верхнюю часть сопла, можно приблизительно определить отношением диаметров между верхом и отверстием сопла. Уменьшение объема в 45000 раз влечет за собой увеличение диаметра в 212 раз. Следовательно, сопло должно быть как минимум в 212 раз шире в отверстии, чем в горловине.

В качестве пропеллента используется газообразный водород, выкипающий из жидкого резерва криогенной системой охлаждения. Импульсный режим позволяет водороду достигать температуры, очень близкой к температуре нагревательного элемента, что увеличивает эффективность.Скорость выхлопа может достигать 8 км / с, и он может создавать тягу 0,34 Н на квадратный метр при воздействии Солнца. Производительность зависит от того, где находится корабль в Солнечной системе. Перед космическим кораблем можно разместить большую зонную пластину, состоящую из переохлажденного VantaBlack, чтобы собрать больше солнечного света за счет поглощения от 25 до 50% поступающего солнечного света.

Для большей незаметности во входном патрубке используется охлаждаемая оптика, которая направляет солнечный свет на линзу, которая фокусирует его через булавочное отверстие в печи.Солнечный свет, отраженный изнутри печи, может выходить только через это отверстие. Он создаст новый узкий световой конус, идущий от космического корабля к Солнцу. По совпадению, самый трудный способ обнаружить космический корабль — это держать Солнце за спиной и улавливать только луч света.

Конус света может поставить под угрозу космический корабль, но сделать это будет очень сложно.

Для максимальной незаметности вход солнечного света может быть импульсным. Открывается заслонка, пропускающая свет в печь.Он закрывается до того, как свет может отразиться обратно.

Механические жалюзи не могут вращаться или двигаться достаточно быстро, чтобы их можно было использовать. Расстояние в 300 м между входом и печью потребует вращающейся круглой заслонки для достижения 180000000 градусов в секунду (30 миллионов оборотов в минуту). Необходимо использовать ЖК-жалюзи с переходами между непрозрачным и прозрачным, измеряемыми в наносекундах. Время затвора 50 нс позволяет уменьшить длину воздухозаборника до 15 метров.

Материал затвора будет поглощать половину солнечного света, поэтому он должен переохлаждаться жидким водородом, чтобы он не испускал инфракрасное излучение. Это снизило бы эффективность силовой установки вдвое, но обеспечило бы исключительную выносливость.

У космического корабля, оснащенного такой двигательной установкой, почти весь солнечный свет, попадающий на него, попадет в солнечную печь. Мы используем теплоемкость водорода при 3000 К. Это возможно, потому что поверхность солнца имеет температуру 6000K, и мы работаем по тем же принципам, что и зеркало, фокусирующее солнечный свет на муравье.Водород кипятится за счет отходящего тепла из нескольких источников, таких как неизбежный солнечный свет, система заслонок, тепло экипажа или дефекты печи. Мы не нарушаем законы термодинамики, поскольку водород переносит отходящее тепло, не устраняя его. По сути, двигатель представляет собой тепловой насос: он концентрирует поглощенный солнечный свет в точке и охлаждает эту точку холодным водородом.

В сопле водород поглощает 60 МДж / кг или более (теплоемкость повышается с температурой с 14 кДж / кг / К при 100 К до 20 кДж / кг / К при 700 К и т. Д.).

Модель

Здесь мы разработаем космический корабль-невидимку, чтобы выяснить, какие возможности и способы его использования могут быть у него есть.

Миссия — отправиться с Марса на Землю и остаться там. Он отправится с Марса на обычном ускорителе, который будет развивать скорость 2,94 км / с. Затем он следует по траектории Хомана к Земле.

Продолжительность поездки — 260 дней. Требование deltaV составляет 2,65 км / с для вставки и еще 3,5 км / с для маневров (достаточно, чтобы перейти с геостационарной орбиты на низкую для атаки).2.

Производство энергии зависит от ядерного реактора с КПД 30%, соединенного с МГД-генератором. Он весит 1 тонну и может производить 1 МВт. В большинстве случаев его питание снижается до минимального уровня, необходимого для бортовых систем. Это может быть всего 1 кВт при 2 кВт соответствующего отходящего тепла.

Требование deltaV переводится в отношение масс 2,15. Это составляет общую массу 2150 тонн. 3, как на подводной лодке, она помещается внутри цилиндра шириной 3 м и длиной 117 м.3, так что порох умещается внутри двух цилиндров шириной 3 м и длиной 1148 м.

Общая протяженность 2,4 км. Крышка VantaBlack забирает 52 тонны полезной нагрузки.

Конечная форма имеет форму иглы с отношением ширины к длине 800. Однако, поскольку большая часть массы сосредоточена в центре, космический корабль может без труда развернуться. Это важно, когда нужно держать нос направленным к Солнцу. С вращающимися парами сопел посередине ему не нужно поворачиваться для ускорения в любом направлении.2. Вся его поверхность является входом для солнечной тепловой импульсной ракеты. Без развертываемой зонной плиты, например, во время перехода между Марсом и Землей, двигатель выдает только 2,4 Ньютона тяги. Он потребляет всего 0,16 грамма жидкого водорода в секунду. В течение 260 дней он расходует 3,64 тонны, снижая deltaV на 11 м / с.

На околоземной орбите он разворачивает зонную плиту шириной 100 м. Эта линза фокусирует солнечный свет во входное отверстие. Он может быть очень легким, если используется надувная техника.2, он может сжечь свой резерв deltaV за 72 месяца.

Без развертываемой Zone Plate он может проработать двигатель в течение 161 года …

Здесь описывается альтернативный метод движения: ядерные тепловые ракеты с тепловым охлаждением могут позволить водородным пароходам избавиться от солнечной энергии и разгоняться вокруг солнечной системы с ускорением в несколько метров в секунду в квадрате.

Что он умеет? Какие последствия?

После того, как водородный пароход на солнечной энергии вышел на околоземную орбиту, военный корабль-невидимка скрывает несколько сотен тонн боеприпасов в течение многих лет, десятилетий или даже больше, если у него нет причин двигаться.

Если ему нужно изменить орбиту, он может добавить к своей скорости 170 м / с в день, и делать это в течение полутора лет.

Боекомплект может быть огромным количеством шрапнели, чтобы уничтожить орбиту через синдром Кесслера, парком ракет, чтобы уничтожить вражеский флот, прежде чем он даже вылетит, или большим лазером, чтобы нанести удар по целям в спину и снова ускользнуть.

В более коротких полетах он может справиться с экипажем без значительного увеличения расхода жидкого водорода.Он даже служит идеальной платформой для установки телескопа и обнаружения других кораблей-невидимок.

С точки зрения военной тактики, введение кораблей-невидимок равносильно пробиванию шершневого гнезда. Стандартная плата за проезд ярких, смелых боевых кораблей, беззаботно выкачивающих гигаватты, несущихся по Солнечной системе, нагруженной оружием, вынуждает стать кротким и параноидальным делом, так как корабль-невидимка может сбросить тысячу тонн оружия из ниоткуда в любое время .

С политической точки зрения малозаметные корабли, особенно корабли большой дальности, оснащенные ядерными боеголовками, являются кошмаром в несколько раз хуже, чем современные баллистические подводные лодки, бороздящие моря.Любое объявление войны будет означать почти немедленный ответный удар со стороны невидимых кораблей противника, которые уже находятся на позиции, невидимые, над вашей головой.

Гражданская инфраструктура, незащищенная и неспособная ускользнуть даже со скоростью 170 м / с в день, описанной в примере выше, полностью зависит от таких кораблей. Военные мирного времени потратят невероятно много времени и ресурсов на попытки обнаружения и отслеживания кораблей-невидимок. Они не могут начать боевые действия, не будучи уверенными в том, что все они могут быть сбиты в короткие сроки, а потеря даже одного из этих кораблей вызовет панику в спецслужбах…

Военные, когда войны уже начнутся, захотят уберечь энергичные и дорогие военные корабли от внезапного нападения. Они будут держать свои космические корабли на труднодоступных орбитах, для которых требуются уровни deltaV, недоступные для солнечно-тепловой импульсной ракеты. При движении или изменении положения они стараются постоянно ускоряться, чтобы корабли-невидимки не могли их догнать. Боевые действия предпочтительнее вести дальше от планет, чем это необходимо, даже в межпланетном пространстве, чтобы избежать кораблей-невидимок, которые каждая сторона предположительно установила много лет назад.

С экономической точки зрения корабли-невидимки — отличный инструмент для небольших вооруженных сил. Подобно тому, как Малайзия и Чили покупают подводную лодку Scorpene, это позволяет странам отпугивать гораздо более крупные флоты с меньшими затратами. Более крупные страны могли начать бизнес, продавая их любому, кто хотел «дешево» защитить себя.

С другой стороны, корабли-невидимки могут нести обременительное клеймо. Корабль-невидимка на орбите вокруг вашей планеты обычно означает, что кто-то готов сбросить на вас ракеты и ядерное оружие, если не сегодня, а через годы, даже десятилетия.Это может быть достаточно враждебный акт, чтобы спровоцировать войну …

В зависимости от обстановки, корабли-невидимки могут играть большую или меньшую роль в тактической войне вместе со своими «горячими» собратьями. Корабли-невидимки можно использовать как дополнительный слой к обычным боевым кораблям: они будут выходить на орбиту как холодные, необнаруживаемые объекты, выгодно позиционировать себя, затем развертывать радиаторы и наносить удары. Если уровни энергии достаточно низкие и у него достаточно жидкого водорода, чтобы охладиться, он может даже не обнаружиться после выстрела и переместиться для следующего удара.Однако, если у обычного космического корабля есть реактор мощностью в несколько гигаватт и ускорение в несколько метров в секунду в квадрате, то оборудование, необходимое для достижения холодной невидимости, становится скорее помехой, чем преимуществом. Корабли-невидимки будут переведены на более неподвижную роль, вдали от полей сражений, неспособные одновременно идти в ногу с флотом и оставаться холодными.


Дополнительные улучшения

-IR фильтр
Солнечный свет на самом деле представляет собой широкий спектр длин волн. Большая часть его концентрировалась на длине волны от 400 до 600 нм.Размещение инфракрасного фильтра между входом и печью позволит проникать большей части солнечного света, но возвращающееся излучение будет поглощаться.

При 3000K печь импульсного двигателя излучает в диапазоне от 750 до 1500 нм (инфракрасное излучение). Это сняло бы требование иметь ставни, а также устранило бы конус света, который «голый» двигатель мог бы отскакивать обратно к Солнцу.

-Зерновая насадка

Прежде чем выхлоп расширится и остынет, он очень горячий.Он сильно излучает в инфракрасном диапазоне и очень хорошо виден. Если бы выхлопное сопло было прямым, водород ярко светил бы перед расширением. С импульсным двигателем это будет казаться противнику быстрой серией ярких вспышек: их легко уловить и обнаружить.

Змеевидное сопло закрывает водород, пока он охлаждается за изгибом. Сегодня он уже используется в самолетах, чтобы уменьшить их тепловую подпись.

Примечание: Исаак Куо разработал концепцию из серии постов «Стелс в космосе возможен».Этот пост содержит вклады его работы, и представленный здесь двигатель Solar Thermal Pulse — это мое понимание конструкции, которую он придумал самостоятельно. Кредит причитается ему.

Самые свежие разработки и открытия по этой теме можно найти в статье «Идеальная и постоянная скрытность в космосе».