Неоводородная энергетика
Американский учёный-физик Рэнделл Миллс объяснил некоторые свойства открытого и исследованного им низкоэнергетического состояния водорода, называемого гидрино. (Подробнее о нём смотрите новый учебник классической физики Миллса, щёлкнув мышью здесь.) При переходе атомарного водорода в гидрино выделяется большое количество энергии, и уже вырисовываются контуры будущих энергетических установок, способных использовать этот эффект.
Согласно Рэнделлу Миллсу, гидрино в форме газа имеет в шестнадцать раз большую теплоёмкость, чем водород, и при этом не взрывоопасно. По теплопроводности гидринный газ превосходит даже металлы, что, на наш взгляд, открывает огромные возможности для создания инновационного энергетического оборудования. Например, в теории для охлаждения мощных электрогенераторов лучше применять гидрино, а не водород. Впрочем, пока гидрино имеется лишь в небольших количествах, достаточных для лабораторных исследований, но никак не для промышленного применения.
Возбуждённые молекулы гидрино ведут себя иначе, нежели молекулы водорода. Энергия вибрации и ротации первых может быть гораздо выше, при этом частоты излучения гидрино попадают в диапазон экстремального ультрафиолета с длиной волны вплоть до 10,1 нм. Рэнделл Миллс считает, что на основе гидрино можно построить уникальные ультрафиолетовые лазеры и даже квантовые компьютеры.
Солнечная ячейка
Компания Brilliant Light Power (BrLP, штат Нью-Джерси), основанная Рэнделлом Миллсом, упростила энергетическую установку SunCell («Солнечная ячейка»), о которой мы рассказывали читателям ещё пять лет назад. Теперь вместо двух жидкометаллических электродов из расплавленного серебра в SunCell используется отрицательный электрод из жидкого галлия и положительный из жаропрочного вольфрама. В камеру подаётся водород с малой примесью воды. К электродам прикладывается невысокое постоянное напряжение (важно с помощью суперконденсаторов получить большую импульсную силу тока - от трёх до шести тысяч ампер). Возникающая между жидким и твёрдым электродами электрическая дуга запускает реакцию превращения молекулярного водорода в атомарный, а затем - в гидрино. При этом высвобождается во много раз больше энергии, чем было затрачено.
В камеру реактора непрерывно подкачивается жидкий галлий, чтобы восстановить форму постоянно разбрызгиваемого по стенкам жидкометаллического электрода, и этот же металл служит для отвода тепла. После камеры, где галлий нагревается до температуры 1000 °C, он проходит через трубки теплообменника, чтобы отдать энергию воде, пару или какому-либо другому теплоносителю, и насосом возвращается в реактор.
Генерация
Компания BrLP спроектировала и изготовила паровые котлы мощностью 250 кВт, которые в настоящее время проходят тестирование у заказчиков. В котлах вместо жидкого галлия используется жидкое олово, а тепло отводится через корпус реакционной камеры, помещённой в воду.
Для генерации электроэнергии с помощью газовой турбины предлагается заменить её камеры сгорания теплообменниками, нагревающими воздух от ячейки SunCell. Такой вариант уже проработан с применением микротурбинной установки Flex Energy GT333S. Получилась мобильная микроТЭЦ с электрической мощностью 333 кВт.
Для выработки только электричества подобный вариант выглядит не очень привлекательно из-за невысокой эффективности преобразования энергии. Поэтому инноваторы из BrLP решили сконструировать иную энергоустановку - совсем без движущихся частей (используются электромагнитные насосы), - где электроэнергию будет вырабатывать магнитогидродинамический электрогенератор (МГД).
с воздухонагревателем
В МГД поток плазмы, вырывающийся из сопла с огромной скоростью, проходит в канале через сильное магнитное поле, которое создаёт силу Лоренца. Под её воздействием присутствующие в плазме положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные электроны разделяются и направляются к разным электродам, создавая между ними постоянное напряжение. Главное условие эффективной работы МГД - высокая проводимость плазмы.
Погоня за эффективностью
Конструкторы из BrLP предложили специфический вариант магнитогидродинамического генератора, в котором в плазму для повышения проводимости добавляются наночастицы серебра. Такой генератор совместим с ячейкой SunCell, где в качестве электрода используется жидкое серебро. Серебряные наночастицы заодно будут связывать кислород, образующийся в реакторе при плазменном разложении пара. В конце канала МГД серебро собирается, присутствующая в нём окись восстанавливается, и жидкий металл снова возвращается в камеру.
Миллс отмечает, что форсунки МГД преобразуют тепловую энергию плазмы, создаваемой в реакторе, в кинетическую энергию выходящего потока с эффективностью порядка 99%. Это гораздо лучше, чем в случае газовой турбины. Помимо этого магнитогидродинамический генератор с серебряными наночастицами должен обеспечить высокий КПД перехода кинетической энергии струи в электрическую. А поскольку плотность мощности в реакции образования гидрино весьма высока - свыше двадцати мегаватт на литр рабочего объёма, - вся установка обещает иметь весьма конкурентоспособную удельную стоимость. Речь идёт о сотнях долларов за киловатт электрической мощности.
Магнитогидродинамический генератор выдаёт постоянный ток. Для получения переменного тока можно воспользоваться стандартными инверторами, которые созданы для солнечных фотоэлектрических станций. Однако если энергоустановка будет находиться рядом с потребителями энергии, от неё имеет смысл одновременно отводить и переменный, и постоянный ток.
Читайте другие наши материалы
