Hidrogenul, o alternativa energetica
Vom incerca sa prezentam in articolul de fata o noua modalitate de stocare si producere a energiei, anume hidrogenul.E drept ca acesta poate fi considerat atat o modalitate de stocare cat si o sursa de energie datorita faptului ca exista imense bazine de hidrogen sulfurat inca neexploatate care ar putea indulci un pic tranzitia de la combustibilii "gata preparati" de mama natura la unii pe care sa ni-i putem fabrica singuri, ce-i drept tot cu sapaturi si cu riscul detonarii unor zacaminte considerate adevarate bombe, precum cel din Marea Neagra.
Insa hidrogenul poate fi obtinut fara riscurile aferente depozitelor de hidrogen sulfurat direct din apa prin electroliza acesteia.H2O inseamna hidrogen si oxigen... Simplu si fara poluare.Hidrogenul astfel obtinut poate fi utilizat pentru consum direct in motoarele actuale cu mici modificari sau poate genera electricitate cu ajutorul pilelor de combustie.Avantajul ar fi ca in urma arderii sale rezulta doar vapori de apa.Dezavantajele pe care le prezinta sunt stocarea sa in forma bruta in rezervoare sau celule scumpe, atunci cand nu se foloseste obtinerea on-demand.
Daca vorbim insa de stocarea hidrogenului sub forma de apa, atunci obtinerea acestuia prin electroliza este cat se poate de banala.Mai interesanta este obtinerea lui on-demand in cantitati suficiente la un randament bun pentru sustinerea macar a unui motor de cilindree mica, aditivarea unuia de cilindree mai mare sau utilizarea prin ardere directa in aplicatii de incalzire sau aparate de sudura.
Prin electroliza apei rezulta un amestec de hidrogen cu oxigen cunoscut si sub numele de HHO, hidroxigen, hydroxy sau gaz brown. Acesta poate fi folosit in mod direct pentru alimentarea unui motor clasic, deoarece contine deja oxigenul necesar arderii.Dar se poate amesteca de asemenea in diverse rapoarte cu combustibili fosili si aer. Nu afecteaza motorul, ba chiar ajuta la o functionare mai buna prin eliminarea depunerilor si o ardere completa, mai curata.
Dintr-un litru de apa se obtin cam 1800 litri de amestec gazos hidrogen-oxigen. Masurarea acestuia in LPM(litri pe minut) este una empirica deoarece ignora micile variatii de temperatura sau presiune.Este insa un mod destul de rapid de evaluare a randamentului obtinut.Cele mai bune generatoare de gaz din comert obtin in general 1LPM cu 150Wh energie electrica.Unii producatori de astfel de sisteme folosesc ca unitate de masura LPH(litri pe ora) ca strategie de marketing pentru ca numarul de litri sa para mai impresionant.Atentie asadar atunci cand faceti comparatii.
In motoarele clasice cu ardere interna HHO merge lejer in amestec de 20:1, iar in cazul hidrogenului de calitate superioara se ajunge chiar la amestecuri de 80:1 fara probleme.In cazul acesta un debit de 100LPM ar fi suficient pentru toata plaja de turatii a unui motor de 1400cmc, iar un relanti s-ar putea obtine cu mult mai putin.Se poate estima astfel un "consum" de apa intre 1 si 3 litri pe ora.Am pus intre ghilimele "consum" deoarece prin arderea hidrogenului si recombinarea lui cu oxigenul, rezulta apa pe teava de esapament; care se poate recupera si recircula in mare parte, exceptand cea care se pierde prin evaporare.
Consumul de apa si randamentul difera insa din mai multe motive.Se recomanda de exemplu folosirea electrozilor din inox de calitate superioara 316L care contine si molibden, in locul clasicului 304L din care se fac chiuvetele de bucatarie si care contine doar un amestec de nichel-crom.Cu aceeasi cantitate de energie se produce mai mult gaz si totodata gazul produs este de calitate superioara.Exista diverse metode de asezare a elecrozilor: placi in serie si/sau paralel, tevi concentrice, dry cell(doar placi si garnituri), joe cell(cilindre concentrice), moe-joe cell(sfere concentrice), shell(scoica), DallasGoldBug twister(cupe de inox rotite), G cell(tabla inox rulata), double helix(tabla inox spirala). Acesta este doar un cuprins citat din memorie, dar fiecare metoda are pagini intregi de documentatie si pe langa acestea maiexista inca multe alte metode, care mai de care mai reala sau falsa, mai scumpa sau mai ieftina, mai greu sau mai usor de pus in practica.
Pentru a putea vedea propria colectie de "jucarii" construite de-a lungul timpului puteti intra aici.

Sa lamurim acum si problema acelora care isi pun intrebari in legatura cu chimia reactiei...Este vorba de H2O adica apa.Molecula de apa se sparge si rezulta atomii de hidrogen si oxigen; acestia se recombina, obtinandu-se H2 si O2.La "arderea" hidrogenului are loc fenomenul invers.Atomii de hidrogen se despart si se recombina cu cei de oxigen, rezultand apa in urma reactiei.Mai apare insa o diferenta in calitatea gazului; aceasta deoarece există doi izomeri de spin ai moleculei de hidrogen care diferă prin spinii relativi ai nucleului.In forma de ortohidrogen, spinii celor doi protoni sunt paraleli si formează un triplet; in forma de parahidrogen, spinii sunt antiparaleli si formează un singlet. La temperatura si presiune standard, hidrogenul gazos contine 25% parahidrogen si 75% ortohidrogen (starea normala a hidrogenului).
Proportiile in care se gasesc orto si parahidrogenul depind de temperatura, dar forma orto este excitata si are o energie mai mare, deci este instabila si nu poate fi purificata.De aceea am tot pus accentul pe productie on-demand si consum imediat.In anii '50, Simon Ruskin, un cercetator american in domeniul propulsiei rachetelor, a realizat ca parahidrogenul poate fi convertit in ortohidrogen(cu stare energetica mai inalta) prin rezonanta sau stimulare magnetica.Prin aceste procedee nivelul energetic al atomului, si implicit reactivitatea generala a combustibilului, creste foarte mult determinand cresterea eficientei combustiei.Pentru acest lucru, lui Ruskin i-a fost acordat patentul US 328868 pentru descoperirea sa. In 1952, dr. Felix Block de la Universitatea Stanford si dr. Eduard Purcell de la Universitatea Harvard le-a fost acordat Premiul Nobel pentru lucrarile lor privind rezonanta magnetica.Din acest motiv s-a tot incercat ca si metoda empirica utilizarea de magneti pentru a imbunatati proprietatile combustibililor clasici, adica a hidrocarburilor care contin si atomi de hidrogen in componenta lor.
Lasand la o parte eficienta unor astfel de metode cel mult discutabile, ideea obtinerii unui hidrogen de calitate prin electroliza si rezonanta ramane valabila. Calitatea este data atat de componenta electrozilor cat si de atingerea rezonantei cu ajutorul unui PWM calibrat pe celula respectiva.Pe langa aceasta, in reactia chimica mai intervine si electrolitul.Acesta ajuta la o mai buna circulatie a curentului electric prin apa.Ati mai auzit probabil ca pentru asta se pot folosi substante banale, precum otetul, sarea sau bicarbonatul; acestea nu au rezultate prea bune...Sarea este chiar periculoasa pentru ca se descompune si genereaza clor gazos(un gaz foarte toxic).In schimb se poate folosi cu rezultate mult mai bune NaOH sau KOH.Eu am folosit NaOH adica soda caustica deoarece la noi se poate gasi asa ceva in orice magazin cu produse chimice.
NaOH se comporta bine si nu ataca peretii din polietilena sau plexiglas din care am construit carcasa celulelor.
Cei interesati de mai multe detalii privind constructia unui generator de hidrogen pot gasi detalii aici.

In final vreau sa fac o mentiune pentru cei care au mai auzit pe la televizor sau pe internet despre masini care merg cu apa, pentru ca povestea e asemanatoare cu cea a masinilor electrice care se presupune ca sunt ecologice si economisesc combustibil, dar merg de fapt cu baterii care sunt construite cu un consum enorm de energie si multa poluare si care trebuie inlocuite de cateva ori pe durata de viata a masinii.Cam la fel si in cazul nostru...Adica e destul de simplu sa faci o masina sa mearga cu apa, dar mai greu este sa o faci sa mearga DOAR cu apa, adica fara electrozi scumpi sau membrane care se consuma la electroliza apei, fara baterii scumpe care sa asigure curentul electric necesar electrolizei si fara aditivi chimici pentru obtinerea carora se consuma o mare cantitate de energie.

Flavian Dumitrescu