Изучаем земной и космический водород. Часть 1

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
УДК 669.85/86
В. А. МАЛЯРЕНКО, д-р техн. наук, проф.
Харьковская национальная академия городского хозяйства, г. Харьков
Г. М. ФЕДОРЕНКО, д-р техн. наук
Институт электродинамики НАНУ, г. Киев
С. В. ГУБИН, канд. техн. наук
А. И. ЯКОВЛЕВ, д-р. техн. наук, проф.
Харьковский национальный аэрокосмический университет «ХАИ», г. Харьков
ИЗУЧАЕМ ЗЕМНОЙ И КОСМИЧЕСКИЙ ВОДОРОД. Часть 1
В статье представлены характеристики газообразного, жидкого и
металлического водорода, способы производства и области применения. Показаны
перспективные направления преобразования энергии водорода и ожидаемые эффекты
в энергетике и физике.
У статті наведені характеристики газоподібного, рідкого та металевого
водню, способи виробництва та галузі використання. Показано перспективні напрями
перетворення енергії водню та очікувані ефекти в енергетиці та фізиці.
Введение
Ограниченность запасов традиционного органического топлива давно уже стала
истиной, не требующей доказательств. Надежды, которые возлагались на ядерную
энергетику, оправдались с большим знаком вопроса. Достаточно вспомнить катастрофы
планетарного масштаба конца прошедшего и начала нынешнего века – Чернобыль и
Фукусима.
Мир ищет энергию, обратив свое внимание на нетрадиционные и возобновляемые
источники энергии. Многие передовые страны существенно продвинулись в этом
направлении [1].
В этих условиях человечество в очередной раз обратилось к такому неисчерпаемому
топливно-энергетическому ресурсу как водород, запасы которого в связанном виде
неограничены. Ветроводородная энергетика является практически экологически
чистым способом получения энергии. Основными областями крупномасштабного
использования водорода являются водородные электрохимические генераторы
на базе водородных топливных элементов для малой и средней энергетики, в том
числе, для работы с ветроэнергетическими установками, газовыми турбинами,
двигателями внутреннего и внешнего сгорания. Перспективными являются системы
с электролизерами для разделения воды на водород и кислород с последующим
аккумулированием газов [2].
Таким образом, изучение форм существования водорода, его физико-химических
свойств и эффектов преобразования представляет существенный практический и
научный интерес. Итак, изучаем земной и космический водород [1–19].
Часть 1. Общая характеристика, свойства, формы существования
Водород – самый легкий и распространенный элемент во вселенной. Он широко
распространен в природе: в земной коре по массе 1 %, а в составе воды на земле – 19
%; в связанном состоянии – в составе угля, нефти, природных газов, глины, а также в
организмах животных и растений. В свободном состоянии водород встречается крайне
редко. В небольших количествах содержится в вулканических и других природных
газах, в атмосфере. В виде плазмы водород составляет около половины массы Солнца
и большинства звезд, в виде метана – СН4, аммиака – NH3, воды – Н2О, радикалов типа
СН, NH, ОН, SiH, PH.
Обыкновенный водород состоит из смеси двух устойчивых изотопов: легкого
водородаили протия (1Н) и тяжелого водорода или дейтерия (2Н или D). Искусственно
получен радиоактивный изотоп – сверхтяжелый водород или тритий (3Н или Т) с
мягким β-излучением и периодом полураспада Т1/2 = 12,262 года. В природе тритий
образуется, например, из атомов азота под действием нейтронов космических лучей; в
атмосфере его ничтожно мало.
40
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
ɉɪɢɪɨɞɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɫɦɟɫɢ ɞɜɭɯ ɫɬɚɛɢɥɶɧɵɯ ɧɭɤɥɢɞɨɜ ɫ ɦɚɫɫɨɜɵɦɢ ɱɢɫɥɚɦɢ
1,007825 (99,985 % ɜ ɫɦɟɫɢ). Ʉɪɨɦɟ ɬɨɝɨ, ɜ ɩɪɢɪɨɞɧɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞɟ ɜɫɟɝɞɚ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɭɸɬ
ɧɢɱɬɨɠɧɵɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɪɚɞɢɨɚɤɬɢɜɧɨɝɨ ɧɭɤɥɢɞɚ – ɬɪɢɬɢɹ 3ɇ. Ɍɚɤ ɤɚɤ ɜ ɹɞɪɟ ɚɬɨɦɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
ɫɨɞɟɪɠɢɬɫɹ ɬɨɥɶɤɨ 1 ɩɪɨɬɨɧ, ɬɨ ɢɧɨɝɞɚ ɝɨɜɨɪɹɬ, ɱɬɨ ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɟɫɬɟɫɬɜɟɧɧɭɸ ɧɢɠɧɸɸ
ɝɪɚɧɢɰɭ ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ Ⱦ. ɂ. Ɇɟɧɞɟɥɟɟɜɚ. ɏɨɬɹ ɫɚɦ ɷɥɟɦɟɧɬ ɜɨɞɨɪɨɞ
ɪɚɫɩɨɥɨɠɟɧ ɜ ɩɟɪɜɨɦ ɩɟɪɢɨɞɟ ɬɚɛɥɢɰɵ Ɇɟɧɞɟɥɟɟɜɚ, ɢ ɟɝɨ ɨɬɧɨɫɹɬ ɢ ɤ 1-ɣ ɝɪɭɩɩɟ (ɝɪɭɩɩɟ IA
ɳɟɥɨɱɧɵɯ ɦɟɬɚɥɥɨɜ), ɢ ɤ 7-ɣ ɝɪɭɩɩɟ (ɝɪɭɩɩɟ VIIA ɝɚɥɨɝɟɧɨɜ).
ɉɨɥɭɱɟɧɢɟ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
ɉɪɨɦɵɲɥɟɧɧɵɟ ɫɩɨɫɨɛɵ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɩɪɨɫɬɵɯ ɜɟɳɟɫɬɜ ɡɚɜɢɫɹɬ ɨɬ ɬɨɝɨ, ɜ ɤɚɤɨɦ ɜɢɞɟ
ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɣ ɷɥɟɦɟɧɬ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɩɪɢɪɨɞɟ, ɱɬɨ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɫɵɪɶɟɦ ɞɥɹ ɟɝɨ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ.
Ɍɚɤ, ɤɢɫɥɨɪɨɞ, ɢɦɟɸɳɢɣɫɹ ɜ ɫɜɨɛɨɞɧɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ, ɩɨɥɭɱɚɸɬ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɦ ɫɩɨɫɨɛɨɦ ɜɵɞɟɥɟɧɢɟɦ ɢɡ ɠɢɞɤɨɝɨ ɜɨɡɞɭɯɚ.
ȼɨɞɨɪɨɞ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɜɟɫɶ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ. ɉɨɷɬɨɦɭ ɞɥɹ ɟɝɨ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ
ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɟ ɦɟɬɨɞɵ ɢ ɪɟɚɤɰɢɢ ɪɚɡɥɨɠɟɧɢɹ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɪɚɡɥɨɠɟɧɢɹ ɜɨɞɵ
ɷɥɟɤɬɪɢɱɟɫɤɢɦ ɬɨɤɨɦ.
Ɉɫɧɨɜɧɨɣ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɵɣ ɫɩɨɫɨɛ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɪɟɚɤɰɢɹ ɫ ɜɨɞɨɣ ɦɟɬɚɧɚ,
ɜɯɨɞɹɳɟɝɨ ɜ ɫɨɫɬɚɜ ɩɪɢɪɨɞɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɤɨɬɨɪɚɹ ɩɪɨɜɨɞɢɬɫɹ ɩɪɢ ɜɵɫɨɤɨɣ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ:
ɋɇ4 + 2ɇ2Ɉ = ɋɈ2n + 4ɇ2 – 165 ɤȾɠ .
ȼ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɢɢ ɞɥɹ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɩɪɨɫɬɵɯ ɜɟɳɟɫɬɜ ɧɟ ɜɫɟɝɞɚ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɩɪɢɪɨɞɧɨɟ
ɫɵɪɶɟ: ɜɵɛɢɪɚɸɬ ɬɨ, ɢɡ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɥɟɝɱɟ ɜɵɞɟɥɢɬɶ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɟ. ɇɚɩɪɢɦɟɪ, ɜ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɢɢ
ɤɢɫɥɨɪɨɞ ɧɟ ɩɨɥɭɱɚɸɬ ɢɡ ɜɨɡɞɭɯɚ. ɗɬɨ ɠɟ ɨɬɧɨɫɢɬɫɹ ɢ ɤ ɩɨɥɭɱɟɧɢɸ ɜɨɞɨɪɨɞɚ. Ɉɞɢɧ ɢɡ
ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɵɯ ɫɩɨɫɨɛɨɜ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ – ɪɚɡɥɨɠɟɧɢɟ ɜɨɞɵ ɷɥɟɤɬɪɨɬɨɤɨɦ, ɚ ɬɚɤɠɟ
ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɰɢɧɤɚ ɫ ɫɨɥɹɧɨɣ ɤɢɫɥɨɬɨɣ.
ȼ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɫɬɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɩɨɥɭɱɚɸɬ, ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɪɟɚɤɰɢɢ:
– ɷɥɟɤɬɪɨɥɢɡɚ ɜɨɞɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ ɫɨɥɟɣ
2NaCl + 2ɇ2Ɉ o ɇ2n + 2NaOH + ɋl2;
– ɩɪɨɩɭɫɤɚɧɢɹ ɩɚɪɨɜ ɜɨɞɵ ɧɚɞ ɪɚɫɤɚɥɟɧɧɵɦ ɤɨɤɫɨɦ ɩɪɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɨɤɨɥɨ 1000 °ɋ
ɇ2Ɉ + ɋ l ɇ2 + ɋɈ;
– ɢɡ ɩɪɢɪɨɞɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɩɭɬɟɦ ɤɨɧɜɟɪɫɢɢ ɫ ɜɨɞɹɧɵɦ ɩɚɪɨɦ
ɋɇ4 + ɇ2Ɉ l ɋɈ + 3ɇ2 (1000 °ɋ);
–ɤɚɬɚɥɢɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ ɤɢɫɥɨɪɨɞɨɦ
2ɋɇ4 + Ɉ2 l 2ɋɈ + 4ɇ2;
– ɤɪɟɤɢɧɝɚ ɢ ɪɢɮɨɪɦɢɧɝɚ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɨɜ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɩɟɪɟɪɚɛɨɬɤɢ ɧɟɮɬɢ
– ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɪɚɡɛɚɜɥɟɧɧɵɯ ɤɢɫɥɨɬ ɧɚ ɦɟɬɚɥɥɵ, ɱɚɳɟ ɜɫɟɝɨ ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɰɢɧɤ ɢ ɫɨɥɹɧɭɸ
ɤɢɫɥɨɬɭ
Zn + 2ɇɋl o ZnCl2 + H2n;
– ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɹ ɤɚɥɶɰɢɹ ɫ ɜɨɞɨɣ
ɋɚ + 2ɇ2Ɉ o ɋɚ(Ɉɇ)2 + ɇ2n;
– ɝɢɞɪɨɥɢɡɚ ɝɢɞɪɢɞɨɜ
NaH + ɇ2Ɉ o NaOH + ɇ2n;
– ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɳɟɥɨɱɟɣ ɧɚ ɰɢɧɤ ɢɥɢ ɚɥɸɦɢɧɢɣ
2Ⱥl + 2NaOH + 6ɇ2Ɉ o 2Na[Al(OH)4] + 3H2n;
Zn + 2KOH + 2ɇ2Ɉ o K2[Zn(OH)4] + H2n;
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
41
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
– ɷɥɟɤɬɪɨɥɢɡɚ ɜɨɞɧɵɯ ɪɚɫɬɜɨɪɨɜ ɳɟɥɨɱɟɣ ɢɥɢ ɤɢɫɥɨɬ ɧɚ ɤɚɬɨɞɟ
2ɇ3Ɉ+ + 2ɟ o ɇ2n + 2ɇ2Ɉ.
Ɉɫɧɨɜɧɵɦɢ ɜɢɞɚɦɢ ɫɵɪɶɹ ɞɥɹ ɩɪɨɦɵɲɥɟɧɧɨɝɨ ɩɨɥɭɱɟɧɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɫɥɭɠɚɬ ɩɪɢɪɨɞɧɵɟ
ɝɚɡɵ (ɤɨɤɫɨɜɵɣ ɝɚɡ ɢ ɝɚɡɵ ɧɟɮɬɟɩɟɪɟɪɚɛɨɬɤɢ), ɩɪɨɞɭɤɬɵ ɝɚɡɢɮɢɤɚɰɢɢ ɬɜɺɪɞɵɯ ɢ ɠɢɞɤɢɯ
ɬɨɩɥɢɜ, ɝɥɚɜɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɭɝɥɹ. ȼ ɦɟɫɬɚɯ ɫ ɞɟɲɟɜɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɷɧɟɪɝɢɟɣ ɜɚɠɧɟɣɲɢɦɢ
ɫɩɨɫɨɛɚɦɢ ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢɡ ɩɪɢɪɨɞɧɨɝɨ ɝɚɡɚ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɤɚɬɚɥɢɬɢɱɟɫɤɨɟ
ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɨɜ, ɝɥɚɜɧɵɦ ɨɛɪɚɡɨɦ ɦɟɬɚɧɚ, ɫ ɜɨɞɹɧɵɦ ɩɚɪɨɦ (ɤɨɧɜɟɪɫɢɹ):
ɋɇ4 + ɇ2Ɉ = ɋɈ + 3ɇ2,
ɢ ɧɟɩɨɥɧɨɟ ɨɤɢɫɥɟɧɢɟ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɨɜ ɤɢɫɥɨɪɨɞɨɦ:
ɋɇ4 + ½O2 = ɋɈ + 2ɇ2.
Ɉɛɪɚɡɭɸɳɚɹɫɹ ɨɤɢɫɶ ɭɝɥɟɪɨɞɚ ɬɚɤɠɟ ɩɨɞɜɟɪɝɚɟɬɫɹ ɤɨɧɜɟɪɫɢɢ:
ɋɈ + ɇ2Ɉ = ɋɈ2 + ɇ2.
ȼɨɞɨɪɨɞ, ɞɨɛɵɜɚɟɦɵɣ ɢɡ ɩɪɢɪɨɞɧɨɝɨ ɝɚɡɚ, ɫɚɦɵɣ ɞɟɲɺɜɵɣ. ȼɨɞɹɧɨɣ ɝɚɡ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɞɨ
50 % ɇ2 ɢ 40 % ɋɈ; ɜ ɩɚɪɨɜɨɡɞɭɲɧɨɦ ɝɚɡɟ, ɤɪɨɦɟ ɇ2 ɢ ɋɈ, ɢɦɟɟɬɫɹ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨɟ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ
N2, ɤɨɬɨɪɵɣ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɜɦɟɫɬɟ ɫ ɩɨɥɭɱɚɟɦɵɦ ɜɨɞɨɪɨɞɨɦ ɞɥɹ ɫɢɧɬɟɡɚ NH3. ɂɡ ɤɨɤɫɨɜɨɝɨ
ɝɚɡɚ ɢ ɝɚɡɨɜ ɧɟɮɬɟɩɟɪɟɪɚɛɨɬɤɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɜɵɞɟɥɹɸɬ ɩɭɬɺɦ ɭɞɚɥɟɧɢɹ ɨɫɬɚɥɶɧɵɯ ɤɨɦɩɨɧɟɧɬɨɜ
ɝɚɡɨɜɨɣ ɫɦɟɫɢ.
ɉɪɢ ɧɚɥɢɱɢɢ ɞɟɲɟɜɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɷɧɟɪɝɢɢ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɩɨɥɭɱɟɧɢɟ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢɡ ɜɨɞɵ ɩɭɬɟɦ ɟɟ
ɷɥɟɤɬɪɨɥɢɡɚ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦ ɬɨɤɨɦ, ɩɪɨɩɭɫɤɚɹ ɱɟɪɟɡ ɳɟɥɨɱɧɨɣ ɪɚɫɬɜɨɪ ɄɈɇ ɢɥɢ NaOH.
Ʉɪɭɩɧɵɦɢ ɩɨɬɪɟɛɢɬɟɥɹɦɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɩɪɟɞɩɪɢɹɬɢɹ, ɨɫɭɳɟɫɬɜɥɹɸɳɢɟ
ɩɪɨɢɡɜɨɞɫɬɜɨ ɚɦɦɢɚɤɚ, ɫɢɧɬɟɡɝɚɡɚ, ɦɟɬɢɥɨɜɨɝɨ ɫɩɢɪɬɚ, ɫɢɧɬɟɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɛɟɧɡɢɧɚ, ɩɨɥɭɱɚɟɦɵɯ
ɫɢɧɬɟɡɨɦ ɢɡ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢ ɨɤɢɫɢ ɭɝɥɟɪɨɞɚ. ȼɨɞɨɪɨɞ ɩɪɢɦɟɧɹɸɬ ɞɥɹ ɝɢɞɪɨɝɟɧɢɡɚɰɢɢ ɬɜɺɪɞɨɝɨ ɢ
ɬɹɠɺɥɨɝɨ ɠɢɞɤɨɝɨ ɬɨɩɥɢɜ, ɠɢɪɨɜ ɢ ɞɪ., ɞɥɹ ɫɢɧɬɟɡɚ ɇɋl, ɞɥɹ ɝɢɞɪɨɨɱɢɫɬɤɢ ɧɟɮɬɟɩɪɨɞɭɤɬɨɜ,
ɜ ɫɜɚɪɤɟ ɢ ɪɟɡɤɟ ɦɟɬɚɥɥɨɜ ɤɢɫɥɨɪɨɞɨ-ɜɨɞɨɪɨɞɧɵɦ ɩɥɚɦɟɧɟɦ (ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɞɨ 2800°ɋ) ɢ ɜ
ɚɬɨɦɧɨ-ɜɨɞɨɪɨɞɧɨɣ ɫɜɚɪɤɟ (ɞɨ 4000°ɋ). ȼɨɞɨɪɨɞ ɩɨɥɭɱɚɸɬ ɬɚɤɠɟ ɜ ɛɢɨɪɟɚɤɬɨɪɚɯ [16, 19].
ɋɜɨɣɫɬɜɚ ɝɚɡɨɨɛɪɚɡɧɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ. Ⱥɬɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢɦɟɟɬ ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɩɪɨɫɬɨɟ ɫɬɪɨɟɧɢɟ
ɫɪɟɞɢ ɚɬɨɦɨɜ ɜɫɟɯ ɞɪɭɝɢɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ: ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɹɞɪɚ ɢ ɨɞɧɨɝɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ. ɗɧɟɪɝɢɹ ɫɜɹɡɢ
ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɫ ɹɞɪɨɦ (ɩɨɬɟɧɰɢɚɥ ɢɨɧɢɡɚɰɢɢ) ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 13,595 ɷɜ.
Ʉɚɤ ɭɠɟ ɨɬɦɟɱɚɥɨɫɶ, ɹɞɪɨ ɚɬɨɦɚ ɩɪɨɬɢɹ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɬɨɥɶɤɨ 1 ɩɪɨɬɨɧ, ɞɟɣɬɟɪɢɹ – 1 ɩɪɨɬɨɧ
ɢ 1 ɧɟɣɬɪɨɧ, ɬɪɢɬɢɹ – 1 ɩɪɨɬɨɧ ɢ 2 ɧɟɣɬɪɨɧɚ, 4ɇ – 1 ɩɪɨɬɨɧ ɢ 3 ɧɟɣɬɪɨɧɚ. Ȼɨɥɶɲɨɟ ɪɚɡɥɢɱɢɟ
ɦɚɫɫ ɢɡɨɬɨɩɨɜ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɨɛɭɫɥɨɜɥɢɜɚɟɬ ɛɨɥɟɟ ɡɚɦɟɬɧɨɟ ɪɚɡɥɢɱɢɟ ɢɯ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɯ ɢ
ɯɢɦɢɱɟɫɤɢɯ ɫɜɨɣɫɬɜ, ɱɟɦ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɢɡɨɬɨɩɨɜ ɞɪɭɝɢɯ ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ. ɇɟɣɬɪɚɥɶɧɵɣ ɚɬɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
ɦɨɠɟɬ ɩɪɢɫɨɟɞɢɧɹɬɶ ɢ ɜɬɨɪɨɣ ɷɥɟɤɬɪɨɧ, ɨɛɪɚɡɭɹ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɵɣ ɢɨɧ ɇ; ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɷɧɟɪɝɢɹ
ɫɜɹɡɢ ɜɬɨɪɨɝɨ ɷɥɟɤɬɪɨɧɚ ɫ ɧɟɣɬɪɚɥɶɧɵɦ ɚɬɨɦɨɦ (ɫɪɨɞɫɬɜɨ ɫ ɷɥɟɤɬɪɨɧɨɦ) ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 0,78 ɷɜ.
Ʉɜɚɧɬɨɜɚɹ ɦɟɯɚɧɢɤɚ ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɪɚɫɫɱɢɬɚɬɶ ɜɫɟ ɜɨɡɦɨɠɧɵɟ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɟ ɭɪɨɜɧɢ ɚɬɨɦɚ
ɜɨɞɨɪɨɞɚ, ɚ ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɞɚɬɶ ɩɨɥɧɭɸ ɢɧɬɟɪɩɪɟɬɚɰɢɸ ɟɝɨ ɚɬɨɦɧɨɝɨ ɫɩɟɤɬɪɚ. Ⱥɬɨɦ
ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɤɚɤ ɦɨɞɟɥɶɧɵɣ ɜ ɤɜɚɧɬɨɜɨɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɢɯ ɪɚɫɱɺɬɚɯ ɷɧɟɪɝɟɬɢɱɟɫɤɢɯ
ɭɪɨɜɧɟɣ ɞɪɭɝɢɯ, ɛɨɥɟɟ ɫɥɨɠɧɵɯ ɚɬɨɦɨɜ.
Ɇɨɥɟɤɭɥɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɇ2 ɫɨɫɬɨɢɬ ɢɡ ɞɜɭɯ ɚɬɨɦɨɜ, ɫɨɟɞɢɧɺɧɧɵɯ ɤɨɜɚɥɟɧɬɧɨɣ ɯɢɦɢɱɟɫɤɨɣ
ɫɜɹɡɶɸ. ɗɧɟɪɝɢɹ ɞɢɫɫɨɰɢɚɰɢɢ (ɬ. ɟ. ɪɚɫɩɚɞɚ ɧɚ ɚɬɨɦɵ) ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ 4,776 ɷɜ (1ɷɜ =
1,60210·1019 Ⱦɠ). Ɇɟɠɚɬɨɦɧɨɟ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɩɪɢ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɨɦ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɹɞɟɪ ɪɚɜɧɨ 0,7414
Å. ɉɪɢ ɜɵɫɨɤɢɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɦɨɥɟɤɭɥɹɪɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɞɢɫɫɨɰɢɢɪɭɟɬ ɧɚ ɚɬɨɦɵ (ɫɬɟɩɟɧɶ
ɞɢɫɫɨɰɢɚɰɢɢ ɩɪɢ 2000 °ɋ 0,0013, ɩɪɢ 5000 °ɋ 0,95).
ȼɨɞɨɪɨɞ ɥɟɝɱɚɣɲɟɟ ɢɡ ɜɫɟɯ ɢɡɜɟɫɬɧɵɯ ɜɟɳɟɫɬɜ (ɜ 14,4 ɪɚɡɚ ɥɟɝɱɟ ɜɨɡɞɭɯɚ) ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ
0,0899 ɝ/ɥ ɩɪɢ 0 °ɋ ɢ 1 ɚɬɦ. ɂɡ ɜɫɟɯ ɝɚɡɨɜ ɨɛɥɚɞɚɟɬ ɧɚɢɛɨɥɶɲɟɣ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶɸ, ɪɚɜɧɨɣ
ɩɪɢ 0 °ɋ ɢ 1 ɚɬɦ 0,174 ɜɬ/(ɦ·Ʉ). ɍɞɟɥɶɧɚɹ ɬɟɩɥɨɺɦɤɨɫɬɶ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɩɪɢ 0 °ɋ ɢ 1 ɚɬɦ ɋɪ
14,208·103 Ⱦɠ/(ɤɝ·Ʉ). ȼɨɞɨɪɨɞ ɦɚɥɨ ɪɚɫɬɜɨɪɢɦ ɜ ɜɨɞɟ (0,0182 ɦɥ/ɝ ɩɪɢ 20 °ɋ ɢ 1 ɚɬɦ), ɧɨ
ɯɨɪɨɲɨ – ɜɨ ɦɧɨɝɢɯ ɦɟɬɚɥɥɚɯ (Ni, Pt, Pa ɢ ɞɪ.), ɨɫɨɛɟɧɧɨ ɜ ɩɚɥɥɚɞɢɢ (850 ɨɛɴɺɦɨɜ ɧɚ 1 ɨɛɴɺɦ
42
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Pd). ȼ ɝɢɞɪɢɞɚɯ ɦɟɬɚɥɥɨɜ ɢɨɧ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɡɚɪɹɠɟɧ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨ (ɫɬɟɩɟɧɶ ɨɤɢɫɥɟɧɢɹ – 1), ɬ. ɟ.
ɝɢɞɪɢɞ Na+H ɩɨɫɬɪɨɟɧ ɩɨɞɨɛɧɨ ɯɥɨɪɢɞɭ Na+Cl.
ɋ ɤɢɫɥɨɪɨɞɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɜɨɞɭ ɇ2 + ½Ɉ2 = ɇ2Ɉ ɫ ɜɵɞɟɥɟɧɢɟɦ 285,937·103
Ⱦɠ/ɦɨɥɶ, ɬɟɩɥɚ (ɩɪɢ 25 °ɋ ɢ 1 ɚɬɦ). ɉɪɢ ɨɛɵɱɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɪɟɚɤɰɢɹ ɩɪɨɬɟɤɚɟɬ ɤɪɚɣɧɟ
ɦɟɞɥɟɧɧɨ, ɜɵɲɟ 550 °ɋ ɫɨ ɜɡɪɵɜɨɦ. ɉɪɟɞɟɥɵ ɜɡɪɵɜɨɨɩɚɫɧɨɫɬɢ ɜɨɞɨɪɨɞɨ-ɤɢɫɥɨɪɨɞɧɨɣ
ɫɦɟɫɢ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɬ (ɩɨ ɨɛɴɺɦɭ) ɨɬ 4 ɞɨ 94 % ɇ2, ɚ ɜɨɞɨɪɨɞɨ-ɜɨɡɞɭɲɧɨɣ ɫɦɟɫɢ – ɨɬ 4 ɞɨ 74 %
ɇ2 (ɫɦɟɫɶ 2 ɨɛɴɺɦɨɜ ɇ2 ɢ 1 ɨɛɴɺɦɚ Ɉ2 ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɝɪɟɦɭɱɢɦ ɝɚɡɨɦ), ȼɨɞɨɪɨɞ ɢɫɩɨɥɶɡɭɟɬɫɹ ɞɥɹ
ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɹ ɦɧɨɝɢɯ ɦɟɬɚɥɥɨɜ ɩɭɬɟɦ ɨɬɧɹɬɢɹ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ ɭ ɢɯ ɨɤɢɫɥɨɜ:
CuO + H2 = Cu + H2O,
Fe3O4 + 4ɇ2 = 3Fe + 4ɇ2Ɉ.
ɋ ɝɚɥɨɝɟɧɚɦɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɝɚɥɨɝɟɧɨɜɨɞɨɪɨɞɵ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ
ɇ2 + ɋl2 = 2ɇɋl.
ɉɪɢ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɢ ɫ ɮɬɨɪɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞ ɜɡɪɵɜɚɟɬɫɹ, ɫ ɯɥɨɪɨɦ ɢ ɛɪɨɦɨɦ ɪɟɚɝɢɪɭɟɬ ɥɢɲɶ
ɩɪɢ ɨɫɜɟɳɟɧɢɢ ɢɥɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ, ɫ ɣɨɞɨɦ – ɬɨɥɶɤɨ ɩɪɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ. ɋ ɚɡɨɬɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞ
ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɫ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɟɦ ɚɦɦɢɚɤɚ ɥɢɲɶ ɧɚ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɟ ɢ ɩɪɢ ɩɨɜɵɲɟɧɧɵɯ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɢ ɞɚɜɥɟɧɢɹɯ 3ɇ2 + N2 = 2NH3. ɉɪɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ, ɜɨɞɨɪɨɞ ɷɧɟɪɝɢɱɧɨ ɪɟɚɝɢɪɭɟɬ ɫ
ɫɟɪɨɣ, ɨɛɪɚɡɭɹ ɫɟɪɨɜɨɞɨɪɨɞ ɇ2 + S = H2S.
ȼɨɞɨɪɨɞ ɦɨɠɟɬ ɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɬɶ ɜ ɞɜɭɯ ɮɨɪɦɚɯ (ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɹɯ) ɜ ɜɢɞɟ ɨɪɬɨ- ɢ
ɩɚɪɚɜɨɞɨɪɨɞɚ. ȼ ɦɨɥɟɤɭɥɟ ɨɪɬɨɜɨɞɨɪɨɞɚ ɨ-ɇ2 (ɬ. ɩɥ. 259,10 °ɋ, ɬ. ɤɢɩ. 252,56 °ɋ) ɹɞɟɪɧɵɟ
ɫɩɢɧɵ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɨɞɢɧɚɤɨɜɨ (ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵ), ɚ ɭ ɩɚɪɚɜɨɞɨɪɨɞɚ ɪ-ɇ2 (ɬ. ɩɥ. 259,32 °ɋ, ɬ. ɤɢɩ.
252,89 °ɋ) ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨ ɞɪɭɝ ɞɪɭɝɭ (ɚɧɬɢɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵ). Ɋɚɜɧɨɜɟɫɧɚɹ ɫɦɟɫɶ ɨ-ɇ2 ɪ-ɇ2
ɩɪɢ ɡɚɞɚɧɧɨɣ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɟ-ɇ2.
ɋ ɱɢɫɬɵɦ ɭɝɥɟɪɨɞɨɦ ɜɨɞɨɪɨɞ ɦɨɠɟɬ ɪɟɚɝɢɪɨɜɚɬɶ ɛɟɡ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɬɨɥɶɤɨ ɩɪɢ ɜɵɫɨɤɢɯ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ: 2ɇ2 + ɋ (ɚɦɨɪɮɧɵɣ) = ɋɇ4 (ɦɟɬɚɧ). ȼɨɞɨɪɨɞ ɧɟɩɨɫɪɟɞɫɬɜɟɧɧɨ ɪɟɚɝɢɪɭɟɬ ɫ
ɧɟɤɨɬɨɪɵɦɢ ɦɟɬɚɥɥɚɦɢ (ɳɟɥɨɱɧɵɦɢ, ɳɺɥɨɱɧɨɡɟɦɟɥɶɧɵɦɢ ɢ ɞɪ.), ɨɛɪɚɡɭɹ ɝɢɞɪɢɞɵ: ɇ2 + 2Li
= 2LiH. ȼɚɠɧɨɟ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɢɦɟɸɬ ɪɟɚɤɰɢɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɫ ɨɤɢɫɶɸ ɭɝɥɟɪɨɞɚ, ɩɪɢ
ɤɨɬɨɪɵɯ ɨɛɪɚɡɭɸɬɫɹ ɜ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ, ɞɚɜɥɟɧɢɹ ɢ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɪɚɡɥɢɱɧɵɟ
ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɢɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ ɇɋɇɈ, ɋɇ3Ɉɇ2. ɇɟɧɚɫɵɳɟɧɧɵɟ ɭɝɥɟɜɨɞɨɪɨɞɵ
ɪɟɚɝɢɪɭɸɬ ɫ ɜɨɞɨɪɨɞɨɦ, ɩɟɪɟɯɨɞɹ ɜ ɧɚɫɵɳɟɧɧɵɟ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ:
CnH2n + H2 = CnH2n+2.
Ɋɚɡɞɟɥɢɬɶ ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɦɨɠɧɨ ɚɞɫɨɪɛɰɢɟɣ ɧɚ ɚɤɬɢɜɧɨɦ ɭɝɥɟ ɩɪɢ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɠɢɞɤɨɝɨ ɚɡɨɬɚ. ɉɪɢ ɨɱɟɧɶ ɧɢɡɤɢɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɟ ɦɟɠɞɭ
ɨɪɬɨɜɨɞɨɪɨɞɨɦ ɢ ɩɚɪɚɜɨɞɨɪɨɞɨɦ ɩɨɱɬɢ ɰɟɥɢɤɨɦ ɫɞɜɢɧɭɬɨ ɜ ɫɬɨɪɨɧɭ ɩɨɫɥɟɞɧɟɝɨ. ɉɪɢ 80 Ʉ
ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ ɮɨɪɦ ɩɪɢɛɥɢɡɢɬɟɥɶɧɨ 1:1. Ⱦɟɫɨɪɛɢɪɨɜɚɧɧɵɣ ɩɚɪɚɜɨɞɨɪɨɞ ɩɪɢ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ
ɩɪɟɜɪɚɳɚɟɬɫɹ ɜ ɨɪɬɨɜɨɞɨɪɨɞ, ɜɩɥɨɬɶ ɞɨ ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɨɣ ɩɪɢ ɤɨɦɧɚɬɧɨɣ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɫɦɟɫɢ (ɨɪɬɨɩɚɪɚ: 75:25). Ȼɟɡ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɩɪɟɜɪɚɳɟɧɢɟ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɦɟɞɥɟɧɧɨ (ɜ
ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɦɟɠɡɜɟɡɞɧɨɣ ɫɪɟɞɵ ɫ ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɵɦɢ ɜɪɟɦɟɧɚɦɢ ɜɩɥɨɬɶ ɞɨ ɤɨɫɦɨɥɨɝɢɱɟɫɤɢɯ), ɱɬɨ
ɞɚɟɬ ɜɨɡɦɨɠɧɨɫɬɶ ɢɡɭɱɢɬɶ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɨɬɞɟɥɶɧɵɯ ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɣ (ɪɢɫ. 1).
ɂɡ-ɡɚ ɥɟɝɤɨɫɬɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ (ɜ 14,5 ɪɚɡ ɥɟɝɱɟ ɜɨɡɞɭɯɚ ɩɨ ɦɚɫɫɟ ɦɨɥɟɤɭɥ), ɟɝɨ ɦɨɥɟɤɭɥɵ
ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɛɵɫɬɪɟɟ ɦɨɥɟɤɭɥ ɥɸɛɨɝɨ ɞɪɭɝɨɝɨ ɝɚɡɚ. Ɉɬɫɸɞɚ ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɛɥɚɞɚɟɬ
ɫɚɦɨɣ ɜɵɫɨɤɨɣ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶɸ ɫɪɟɞɢ ɝɚɡɨɨɛɪɚɡɧɵɯ ɜɟɳɟɫɬɜ. ȿɝɨ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɶ
ɩɪɢɦɟɪɧɨ ɜ ɫɟɦɶ ɪɚɡ ɜɵɲɟ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ ɜɨɡɞɭɯɚ [18].
ɉɪɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɞɜɭɯɚɬɨɦɚɪɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɇ2 – ɷɬɨ ɝɚɡ ɛɟɡ ɰɜɟɬɚ, ɡɚɩɚɯɚ ɢ
ɜɤɭɫɚ. ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ 0,08987 ɝ/ɥ (ɧ. ɭ.), ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɤɢɩɟɧɢɹ 252,76°ɋ, ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɬɟɩɥɨɬɚ
ɫɝɨɪɚɧɢɹ 120,9˜106 Ⱦɠ/ɤɝ. ɋ ɪɚɫɬɜɨɪɢɦɨɫɬɶɸ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɜ ɦɟɬɚɥɥɚɯ ɫɜɹɡɚɧɚ ɟɝɨ ɫɩɨɫɨɛɧɨɫɬɶ
ɞɢɮɮɭɧɞɢɪɨɜɚɬɶ ɱɟɪɟɡ ɧɢɯ. Ⱦɢɮɮɭɡɢɹ ɱɟɪɟɡ ɭɝɥɟɪɨɞɢɫɬɵɣ ɫɩɥɚɜ (ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɫɬɚɥɶ) ɢɧɨɝɞɚ
ɫɨɩɪɨɜɨɠɞɚɟɬɫɹ ɪɚɡɪɭɲɟɧɢɟɦ ɫɩɥɚɜɚ ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɫ ɭɝɥɟɪɨɞɨɦ (ɬɚɤ
ɧɚɡɵɜɚɟɦɚɹ ɞɟɤɚɪɛɨɧɢɡɚɰɢɹ).
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
43
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Ɋɢɫ. 1. Ɋɚɜɧɨɜɟɫɧɚɹ ɦɨɥɶɧɚɹ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɹ ɩɚɪɚ-ɜɨɞɨɪɨɞɚ
Ɇɨɥɟɤɭɥɵ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɇ2 ɞɨɜɨɥɶɧɨ ɩɪɨɱɧɵ. Ⱦɥɹ ɬɨɝɨ, ɱɬɨɛɵ ɜɨɞɨɪɨɞ ɦɨɝ ɜɫɬɭɩɢɬɶ ɜ
ɪɟɚɤɰɢɸ, ɞɨɥɠɧɚ ɛɵɬɶ ɡɚɬɪɚɱɟɧɚ ɛɨɥɶɲɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ:
ɇ2 = 2ɇ – 432 ɤȾɠ.
ɉɨɷɬɨɦɭ ɩɪɢ ɨɛɵɱɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɜɨɞɨɪɨɞ ɪɟɚɝɢɪɭɟɬ ɬɨɥɶɤɨ ɫ ɨɱɟɧɶ ɚɤɬɢɜɧɵɦɢ
ɦɟɬɚɥɥɚɦɢ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɫ ɤɚɥɶɰɢɟɦ, ɨɛɪɚɡɭɹ ɝɢɞɪɢɞ ɤɚɥɶɰɢɹ:
ɋɚ + ɇ2 = ɋɚɇ2
ɢ ɟɞɢɧɫɬɜɟɧɧɵɦ ɧɟɦɟɬɚɥɥɨɦ ɮɬɨɪɨɦ, ɨɛɪɚɡɭɹ ɮɬɨɪɨɜɨɞɨɪɨɞ:
F2 + ɇ2 = 2HF.
ɋ ɛɨɥɶɲɢɧɫɬɜɨɦ ɠɟ ɦɟɬɚɥɥɨɜ ɢ ɧɟɦɟɬɚɥɥɨɜ ɜɨɞɨɪɨɞ ɪɟɚɝɢɪɭɟɬ ɩɪɢ ɩɨɜɵɲɟɧɧɨɣ
ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ ɢɥɢ ɩɪɢ ɞɪɭɝɨɦ ɜɨɡɞɟɣɫɬɜɢɢ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɩɪɢ ɨɫɜɟɳɟɧɢɢ:
O2 + 2ɇ2 = 2ɇ2Ɉ.
ɉɪɢ ɫɢɥɶɧɨɦ ɧɚɝɪɟɜɚɧɢɢ ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɫ ɫɚɠɟɣ:
ɋ + 2ɇ2 o ɋɇ4 .
ȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɫɨ ɳɟɥɨɱɧɵɦɢ ɢ ɳɟɥɨɱɧɨɡɟɦɟɥɶɧɵɦɢ ɦɟɬɚɥɥɚɦɢ. ɉɪɢ
ɜɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɢ ɫ ɚɤɬɢɜɧɵɦɢ ɦɟɬɚɥɥɚɦɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɛɪɚɡɭɟɬ ɝɢɞɪɢɞɵ:
2Na + ɇ2 o 2NaH,
ɋɚ + ɇ2 o ɋɚɇ2 ,
Mg + ɇ2 o MgH2 ,
Ƚɢɞɪɢɞɵ ɫɨɥɟɨɛɪɚɡɧɵɟ, ɬɜɟɪɞɵɟ ɜɟɳɟɫɬɜɚ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɥɟɝɤɨ ɝɢɞɪɨɥɢɡɭɸɬɫɹ:
ɋɚɇ2 + 2ɇ2Ɉ o ɋɚ(Ɉɇ)2 + 2ɇ2n.
ȼɡɚɢɦɨɞɟɣɫɬɜɢɟ ɫ ɨɤɫɢɞɚɦɢ ɦɟɬɚɥɥɨɜ (ɤɚɤ ɩɪɚɜɢɥɨ, d-ɷɥɟɦɟɧɬɨɜ). Ɉɤɫɢɞɵ
ɜɨɫɫɬɚɧɚɜɥɢɜɚɸɬɫɹ ɞɨ ɦɟɬɚɥɥɨɜ:
ɋuɈ + ɇ2 o ɋu + ɇ2Ɉ ,
Fe2O3 + 3ɇ2 o 2Fe + 3ɇ2Ɉ ,
WɈ3 + 3H2 o W + 3ɇ2Ɉ .
44
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Ƚɢɞɪɢɪɨɜɚɧɢɟ ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɢɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ. Ɇɨɥɟɤɭɥɹɪɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɲɢɪɨɤɨ
ɩɪɢɦɟɧɹɟɬɫɹ ɜ ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɨɦ ɫɢɧɬɟɡɟ ɞɥɹ ɜɨɫɫɬɚɧɨɜɥɟɧɢɹ ɨɪɝɚɧɢɱɟɫɤɢɯ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ.
ɉɪɨɰɟɫɫɵ, ɩɪɨɢɫɯɨɞɹɳɢɟ ɩɪɢ ɷɬɨɦ, ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɪɟɚɤɰɢɹɦɢ ɝɢɞɪɢɪɨɜɚɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɩɪɨɜɨɞɹɬɫɹ
ɜ ɩɪɢɫɭɬɫɬɜɢɢ ɤɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪɚ ɩɪɢ ɩɨɜɵɲɟɧɧɵɯ ɞɚɜɥɟɧɢɢ ɢ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɟ. Ʉɚɬɚɥɢɡɚɬɨɪ ɦɨɠɟɬ
ɛɵɬɶ ɤɚɤ ɝɨɦɨɝɟɧɧɵɦ, ɬɚɤ ɢ ɝɟɬɟɪɨɝɟɧɧɵɦ). ɉɪɢ ɤɚɬɚɥɢɬɢɱɟɫɤɨɦ ɝɢɞɪɢɪɨɜɚɧɢɢ ɧɟɧɚɫɵɳɟɧɧɵɯ
ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɣ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɬɚɤɢɯ ɤɚɤ ɚɥɤɟɧɵ ɢ ɚɥɤɢɧɵ, ɨɛɪɚɡɭɸɬɫɹ ɧɚɫɵɳɟɧɧɵɟ ɫɨɟɞɢɧɟɧɢɹ ɚɥɤɚɧɵ.
R – CH = CH – R' + H2 o R – CH2 – CH2 – R'.
Ƚɟɨɯɢɦɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞɚ. ɇɚ Ɂɟɦɥɟ ɫɨɞɟɪɠɚɧɢɟ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɩɨɧɢɠɟɧɨ ɩɨ ɫɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ
ɋɨɥɧɰɟɦ, ɩɥɚɧɟɬɚɦɢ-ɝɢɝɚɧɬɚɦɢ ɢ ɩɟɪɜɢɱɧɵɦɢ ɦɟɬɟɨɪɢɬɚɦɢ. ɂɡ ɷɬɨɝɨ ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɜɨ ɜɪɟɦɹ
ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɹ Ɂɟɦɥɹ ɛɵɥɚ ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɞɟɝɚɡɢɪɨɜɚɧɚ, ɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɜɦɟɫɬɟ ɫ ɞɪɭɝɢɦɢ ɥɟɬɭɱɢɦɢ
ɷɥɟɦɟɧɬɚɦɢ ɩɨɤɢɧɭɥ ɩɥɚɧɟɬɭ ɜɨ ɜɪɟɦɹ ɚɤɤɪɟɚɰɢɢ ɢɥɢ ɜɫɤɨɪɟ ɩɨɫɥɟ ɧɟɟ.
ɋɜɨɛɨɞɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɇ2 ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɪɟɞɤɨ ɜɫɬɪɟɱɚɟɬɫɹ ɜ ɡɟɦɧɵɯ ɝɚɡɚɯ, ɧɨ ɜ ɜɢɞɟ ɜɨɞɵ
ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɢɫɤɥɸɱɢɬɟɥɶɧɨ ɜɚɠɧɨɟ ɭɱɚɫɬɢɟ ɜ ɝɟɨɯɢɦɢɱɟɫɤɢɯ ɩɪɨɰɟɫɫɚɯ. ȼ ɫɨɫɬɚɜ ɦɢɧɟɪɚɥɨɜ
ɜɨɞɨɪɨɞ ɦɨɠɟɬ ɜɯɨɞɢɬɶ ɜ ɜɢɞɟ ɢɨɧɚ ɚɦɦɨɧɢɹ, ɝɢɞɪɨɤɫɢɥ-ɢɨɧɚ ɢ ɤɪɢɫɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɞɵ.
ȼ ɚɬɦɨɫɮɟɪɟ ɜɨɞɨɪɨɞ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨ ɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ ɜ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɪɚɡɥɨɠɟɧɢɹ ɜɨɞɵ ɫɨɥɧɟɱɧɵɦ
ɢɡɥɭɱɟɧɢɟɦ. ɂɦɟɹ ɦɚɥɭɸ ɦɚɫɫɭ, ɦɨɥɟɤɭɥɵ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɨɛɥɚɞɚɸɬ ɜɵɫɨɤɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ
ɞɢɮɮɭɡɢɨɧɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ (ɨɧɚ ɛɥɢɡɤɚ ɤɨ ɜɬɨɪɨɣ ɤɨɫɦɢɱɟɫɤɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ) ɢ, ɩɨɩɚɞɚɹ ɜ ɜɟɪɯɧɢɟ
ɫɥɨɢ ɚɬɦɨɫɮɟɪɵ, ɦɨɝɭɬ ɭɥɟɬɟɬɶ ɜ ɤɨɫɦɢɱɟɫɤɨɟ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɨ.
ȼɡɪɵɜɨɛɟɡɨɩɚɫɧɨɫɬɶ ɜɨɞɨɪɨɞɚ. ȼɨɞɨɪɨɞ ɩɪɢ ɫɦɟɫɢ ɫ ɜɨɡɞɭɯɨɦ ɨɛɪɚɡɭɟɬ
ɜɡɪɵɜɨɨɩɚɫɧɭɸ ɫɦɟɫɶ, ɬɚɤ ɧɚɡɵɜɚɟɦɵɣ, ɝɪɟɦɭɱɢɣ ɝɚɡ. ɇɚɢɛɨɥɶɲɭɸ ɜɡɪɵɜɨɨɩɚɫɧɨɫɬɶ ɷɬɨɬ ɝɚɡ
ɢɦɟɟɬ ɩɪɢ ɨɛɴɟɦɧɨɦ ɨɬɧɨɲɟɧɢɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ 2:1, ɢɥɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɢ ɜɨɡɞɭɯɚ 2:5, ɬɚɤ
ɤɚɤ ɜ ɜɨɡɞɭɯɟ ɤɢɫɥɨɪɨɞɚ ɫɨɞɟɪɠɢɬɫɹ ɨɤɨɥɨ 21 %. ȼɡɪɵɜɨɨɩɚɫɧɵɟ ɤɨɧɰɟɧɬɪɚɰɢɢ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɫ
ɤɢɫɥɨɪɨɞɨɦ ɜɨɡɧɢɤɚɸɬ ɨɬ 4 % ɞɨ 96 % ɨɛɴɟɦɧɵɯ; ɩɪɢ ɫɦɟɫɢ ɫ ɜɨɡɞɭɯɨɦ ɨɬ 4 % ɞɨ 75 (74) %
ɨɛɴɟɦɧɵɯ. ȼɨɞɨɪɨɞ ɩɨɠɚɪɨɨɩɚɫɟɧ, ɚ ɜ ɠɢɞɤɨɣ ɮɨɪɦɟ ɩɪɢ ɩɨɩɚɞɚɧɢɢ ɧɚ ɤɨɠɭ ɦɨɠɟɬ ɜɵɡɜɚɬɶ
ɫɢɥɶɧɨɟ ɨɛɦɨɪɨɠɟɧɢɟ.
ɋɜɨɣɫɬɜɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɫɢɥɶɧɨ ɡɚɜɢɫɹɬ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ (ɬɚɛɥ.1)
Ɍɚɛɥɢɰɚ 1
ɋɜɨɣɫɬɜɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɜ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ
ɇ2
Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪ
ɚ
ɩɥɚɜɥɟɧɢɹ,
Ʉ
13,96
HD
16,65
Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ
ɤɢɩɟɧɢɹ, Ʉ
Ɍɪɨɣɧɚɹ
ɬɨɱɤɚ, Ʉ /
kɊɚ
Ʉɪɢɬɢɱɟɫɤɚ
ɹ ɬɨɱɤɚ, Ʉ /
kɊɚ
ɉɥɨɬɧɨɫɬɶ
ɠɢɞɤɢɣ / ɝɚɡ,
ɤɝ/ɦ3
20,39
13,96 / 7,3
32,98 / 1,31
70,811 / 1,316
22,13
16,60 / 12,8
35,91 / 1,48
114,80 / 1,802
22,92
17,63 / 17,7
37,13 / 1,57
158,62 / 2,310
18,65
23,67
18,73 / 17,1
38,35 / 1,67
162,50 / 2,230
20,63
24,38
25,04
19,71 / 19,4
20,62 / 21,6
39,42 / 1,77
40,44 / 1,85
211,54 / 2,694
260,17 / 3,136
HT
D2
DT
Ɍ2
Ⱦɟɣɬɟɪɢɣ ɢ ɬɪɢɬɢɣ ɬɚɤɠɟ ɢɦɟɸɬ ɨɪɬɨ- ɢ ɩɚɪɚ- ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɢ: ɪ-D2, ɨ-D2, ɪ-Ɍ2, ɨ-Ɍ2.
Ƚɟɬɟɪɨɢɡɨɬɪɨɩɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ (HD, HT, DT) ɧɟ ɢɦɟɸɬ ɨɪɬɨ- ɢ ɩɚɪɚ- ɦɨɞɢɮɢɤɚɰɢɣ.
ɋɜɨɣɫɬɜɚ ɢɡɨɬɨɩɨɜ ɜɨɞɨɪɨɞɚ (ɪɢɫ. 2, ɬɚɛɥ. 2). ɂɫɬɨɱɧɢɤɢ ɢɧɮɨɪɦɚɰɢɢ [3–19].
ȼ ɤɪɭɝɥɵɯ ɫɤɨɛɤɚɯ ɩɪɢɜɟɞɟɧɨ ɫɪɟɞɧɟɤɜɚɞɪɚɬɢɱɟɫɤɨɟ ɨɬɤɥɨɧɟɧɢɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɜ ɟɞɢɧɢɰɚɯ
ɩɨɫɥɟɞɧɟɝɨ ɪɚɡɪɹɞɚ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɱɢɫɥɚ.
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
45
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Ɋɢɫ. 2. Ɏɚɡɨɜɚɹ ɞɢɚɝɪɚɦɦɚ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
Ɍɚɛɥɢɰɚ 2
ɋɜɨɣɫɬɜɚ ɢɡɨɬɨɩɨɜ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
ɂɡɨɬ
ɨɩ
Z
N
Ɇɚɫɫɚ
(ɚ. ɟ. ɦ.)
1,007825032
07(10)
2,014101777
8(4)
3,016049277
7(25)
ɉɟɪɢɨɞ
ɩɨɥɭɪɚɫɩɚɞɚ
ɋɩɢɧ
% ɜ ɩɪɢɪɨɞɟ
ɋɬɚɛɢɥɟɧ
½+
99,9885(70)
%
ɋɬɚɛɢɥɟɧ
1+
0,0115(70)%
12,32(2) ɝɨɞɚ
½+
1
ɇ
1
0
2
ɇ
1
1
3
ɇ
1
2
4
ɇ
1
3
4,02781(11)
1,39(10)u1022 ɫ
2
5
ɇ
1
4
5,03531(11)
>9,1u1022 ɫ
(½+)
6
ɇ
1
5
6,04494(28)
2,90(70) u1022 ɫ
2
7
ɇ
1
6
7,05275(108
)
2,3(6) u1023 ɫ
½+
Ɍɢɩ ɢ ɷɧɟɪɝɢɹ
ɪɚɫɩɚɞɚ
E 18,591(1)
ɤɗɜ
-n 23,48(10)
Ɇɷȼ
-nn 21,51(11)
Ɇɷȼ
3n 24,27(26)
Ɇɷȼ
-nn 23,03(101)
Ɇɷȼ
ɏɢɦɢɱɟɫɤɢɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɜ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ (ɪɢɫ. 3).
ɀɢɞɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ. ɉɨɥɭɱɚɸɬ ɩɭɬɟɦ ɫɠɢɠɟɧɢɹ ɝɚɡɨɨɛɪɚɡɧɨɝɨ. ȼɨɞɨɪɨɞ ɤɢɩɢɬ ɢ
ɫɠɢɠɚɟɬɫɹ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɩɥɚɜɢɬɫɹ ɢ ɡɚɬɜɟɪɞɟɜɚɟɬ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ ɩɪɢ –252,6°ɋ ɢ –259,1°ɋ (ɬɨɥɶɤɨ
ɝɟɥɢɣ ɢɦɟɟɬ ɛɨɥɟɟ ɧɢɡɤɢɟ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɵ ɩɥɚɜɥɟɧɢɹ ɢ ɤɢɩɟɧɢɹ). Ʉɪɢɬɢɱɟɫɤɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ
ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɨɱɟɧɶ ɧɢɡɤɚ (240°ɋ), ɩɨɷɬɨɦɭ ɟɝɨ ɫɠɢɠɟɧɢɟ ɫɨɩɪɹɠɟɧɨ ɫ ɛɨɥɶɲɢɦɢ ɬɪɭɞɧɨɫɬɹɦɢ;
ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɨɟ ɞɚɜɥɟɧɢɟ 12,8 ɤɝɫ/ɫɦ2 (12,8 ɚɬɦ), ɤɪɢɬɢɱɟɫɤɚɹ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ 0,0312 ɝ/ɫɦ3. ɀɢɞɤɢɣ
ɜɨɞɨɪɨɞ ɨɱɟɧɶ ɥɟɝɨɤ (ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɜ ɞɢɚɩɚɡɨɧɟ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪ ɨɬ –253°ɋ ɞɨ 259,2qɋ 0,0708 ɝ/ɫɦ3) ɢ
ɬɟɤɭɱ (ɜɹɡɤɨɫɬɶ ɩɪɢ –253°ɋ 13,8 ɫɩɭɚɡ). ȼ ɠɢɞɤɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɪɚɜɧɨɜɟɫɧɵɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɫɨɫɬɨɢɬ
ɢɡ 99,79 % ɩɚɪɚ-ɇ2, 0,21 % ɨɪɬɨ-ɇ2.
Ɇɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ. Ɇɟɧɟɟ ɢɡɭɱɟɧ, ɱɟɦ ɝɚɡɨɨɛɪɚɡɧɵɣ ɢ ɠɢɞɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ. ȼɦɟɫɬɟ
ɫ ɬɟɦ, ɩɪɟɞɜɚɪɢɬɟɥɶɧɵɟ ɢɫɩɵɬɚɧɢɹ ɨɩɵɬɧɵɯ ɨɛɪɚɡɰɨɜ ɭɤɚɡɵɜɚɸɬ ɧɚ ɟɝɨ ɭɧɢɤɚɥɶɧɵɟ
ɫɜɨɣɫɬɜɚ [7 – 13]. ɋɪɚɜɧɟɧɢɟ ɝɚɡɨɜɨɝɨ, ɠɢɞɤɨɝɨ ɢ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɜ ɜɢɞɟ ɞɢɚɝɪɚɦɦ
ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɩɪɢɜɟɞɟɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 2 ɢ 3.
46
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
Ɋɢɫ. 3. Ⱦɨɥɹ ɞɢɫɫɨɰɢɢɪɨɜɚɧɧɵɯ ɦɨɥɟɤɭɥ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
ȿɳɟ ɜ 1935 ɝɨɞɭ ɩɨɹɜɢɥɚɫɶ ɤɥɚɫɫɢɱɟɫɤɚɹ ɪɚɛɨɬɚ ȿ. ȼɢɝɧɟɪɚ ɢ X. ɏɚɧɬɢɧɝɬɨɧɚ [7], ɜ
ɤɨɬɨɪɨɣ ɜɩɟɪɜɵɟ ɩɪɟɞɩɨɥɨɠɢɥɢ, ɱɬɨ ɜɨɞɨɪɨɞ ɩɪɢ ɜɵɫɨɤɢɯ ɞɚɜɥɟɧɢɹɯ ɢɡ ɝɚɡɚ-ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɤɚ
ɩɪɟɜɪɚɬɢɬɫɹ ɜ ɩɪɨɜɨɞɹɳɢɣ ɦɟɬɚɥɥ. ɉɨ ɢɯ ɪɚɫɱɟɬɚɦ ɬɜɟɪɞɵɣ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɞɨɥɠɟɧ
ɛɵɥ ɢɦɟɬɶ ɨɛɴɟɦɧɨ-ɰɟɧɬɪɢɪɨɜɚɧɧɭɸ ɪɟɲɟɬɤɭ (ɩɪɢ 0 Ʉ ɢ ɧɭɥɟɜɨɦ ɞɚɜɥɟɧɢɢ), ɚ ɟɝɨ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ
ɩɪɢ ɬɟɯ ɠɟ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɞɨɥɠɧɚ ɛɵɬɶ ɫɭɳɟɫɬɜɟɧɧɨ ɜɵɲɟ ɩɥɨɬɧɨɫɬɢ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɦɨɥɟɤɭɥɹɪɧɨɝɨ
ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɜɨɞɨɪɨɞɚ (0,59 ɝ/ɫɦ3 ɜɦɟɫɬɨ 0,089 ɝ/ɫɦ3). ɉɪɟɜɪɚɳɟɧɢɟ ɦɨɠɟɬ ɩɪɨɢɡɨɣɬɢ ɩɪɢ
ɞɚɜɥɟɧɢɢ ɩɪɢɦɟɪɧɨ 250 ɬɵɫ. ɚɬɦ., ɢ ɞɥɹ ɩɟɪɟɯɨɞɚ ɧɭɠɧɵ ɡɚɪɨɞɵɲɢ ɧɨɜɨɣ ɮɚɡɵ [7].
ȼ 1968 ɝɨɞɭ ɇ. Ⱥɲɤɪɨɮɬ ɩɪɟɞɫɤɚɡɚɥ, ɱɬɨ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɛɭɞɟɬ ɨɛɥɚɞɚɬɶ
ɫɨɜɟɪɲɟɧɧɨ ɧɟɨɛɵɱɧɵɦɢ ɫɜɨɣɫɬɜɚɦɢ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɢɦɨɫɬɶɸ. Ȼɨɥɟɟ ɬɨɝɨ, ɭɱɟɧɵɟ
ɩɪɟɞɩɨɥɨɠɢɥɢ, ɱɬɨ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɦɨɠɟɬ ɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɬɶ ɜ ɜɢɞɟ ɠɢɞɤɨɫɬɢ, ɱɬɨ ɟɳɟ
ɛɨɥɶɲɟ ɩɨɞɨɝɪɟɥɨ ɢɧɬɟɪɟɫ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɟɣ. ɉɪɨɛɥɟɦɭ ɫɠɚɬɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɜɧɟɫɥɢ ɜ ɫɩɢɫɨɤ
ɧɚɢɛɨɥɟɟ ɜɚɠɧɵɯ ɡɚɞɚɱ ɮɢɡɢɤɢ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ.
ɉɢɤ ɢɫɫɥɟɞɨɜɚɧɢɣ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ ɩɪɢɲɟɥɫɹ ɧɚ 60 – 70-ɟ ɝɨɞɵ ɩɪɨɲɥɨɝɨ
ɫɬɨɥɟɬɢɹ. ɗɬɚ ɩɪɨɛɥɟɦɚ ɛɵɥɚ ɢɧɬɟɪɟɫɧɚ, ɜ ɱɚɫɬɧɨɫɬɢ, ɚɫɬɪɨɮɢɡɢɤɚɦ, ɬɚɤ ɤɚɤ ɋɨɥɧɰɟ ɢ
ɬɹɠɟɥɵɟ ɩɥɚɧɟɬɵ (ɘɩɢɬɟɪ, ɋɚɬɭɪɧ) ɛɨɥɟɟ ɱɟɦ ɧɚ 90 % ɫɨɫɬɨɹɬ ɢɡ ɜɨɞɨɪɨɞɚ. Ʉɪɨɦɟ ɬɨɝɨ,
ɭɱɟɧɵɟ ɩɪɟɞɩɨɥɚɝɚɸɬ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɧɚ ɘɩɢɬɟɪɟ ɞɨɜɨɥɶɧɨ ɧɢɡɤɚɹ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ (100 – 200 Ʉ) ɢ
ɫɢɥɶɧɨɟ ɦɚɝɧɢɬɧɨɟ ɩɨɥɟ, ɬɨ ɜɨɞɨɪɨɞ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɣ ɮɚɡɟ ɢ ɩɪɨɹɜɥɹɟɬ ɫɜɨɢ
ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ, ɱɬɨ ɞɨɥɠɧɨ ɩɪɢɜɟɫɬɢ ɤ ɦɧɨɠɟɫɬɜɭ ɢɧɬɟɪɟɫɧɵɯ ɹɜɥɟɧɢɣ. ɇɨ
ɫɚɦɨɟ ɢɧɬɟɪɟɫɧɨɟ ɬɨ, ɱɬɨ ɩɪɨɛɥɟɦɚ ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɟɝɨ ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ, ɧɟ ɬɨɥɶɤɨ
ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɚɹ, ɧɨ ɢ ɜɩɨɥɧɟ ɩɪɢɤɥɚɞɧɚɹ.
ȼ 1971 ɝɨɞɭ ɩɨɹɜɢɥɢɫɶ ɪɚɛɨɬɵ ɪɨɫɫɢɣɫɤɢɯ ɬɟɨɪɟɬɢɤɨɜ [9], ɤɨɬɨɪɵɟ ɞɨɤɚɡɵɜɚɥɢ, ɱɬɨ
ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɢɣ ɜɨɞɨɪɨɞ ɦɨɠɟɬ ɨɤɚɡɚɬɶɫɹ ɦɟɬɚɫɬɚɛɢɥɶɧɵɦ. ɗɬɨ ɡɧɚɱɢɬ, ɱɬɨ ɩɨɫɥɟ ɫɧɹɬɢɹ
ɜɵɫɨɤɨɝɨ ɞɚɜɥɟɧɢɹ ɜɨɞɨɪɨɞ ɧɟ ɩɪɟɜɪɚɬɢɬɫɹ ɫɧɨɜɚ ɜ ɝɚɡ-ɞɢɷɥɟɤɬɪɢɤ, ɚ ɨɫɬɚɧɟɬɫɹ ɦɟɬɚɥɥɨɦ.
ȼɨɩɪɨɫ ɜ ɬɨɦ, ɛɭɞɟɬ ɥɢ ɜɪɟɦɹ ɫɭɳɟɫɬɜɨɜɚɧɢɹ ɬɚɤɨɣ ɦɟɬɚɫɬɚɛɢɥɶɧɨɣ ɮɚɡɵ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɵɦ,
ɱɬɨɛɵ ɢɡɦɟɪɢɬɶ ɟɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɢ ɭɫɩɟɬɶ ɩɪɢɦɟɧɢɬɶ. Ɍɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɩɥɚɜɥɟɧɢɹ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɜɨɞɨɪɨɞɚ
259,2qɋ, ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ 0,0807 ɝ/ɫɦ3 ɩɪɢ 262qɋ). ɉɪɢ ɜɵɫɨɤɨɦ ɞɚɜɥɟɧɢɢ ɜɨɞɨɪɨɞ ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɜ
ɦɟɬɚɥɥɢɱɟɫɤɨɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ.
ɏɨɪɨɲɨ ɢɡɜɟɫɬɧɵɣ ɩɪɢɦɟɪ – ɢɫɤɭɫɫɬɜɟɧɧɵɣ ɚɥɦɚɡ (ɦɟɬɚɫɬɚɛɢɥɶɧɚɹ ɮɚɡɚ ɭɝɥɟɪɨɞɚ, ɜ
ɤɨɬɨɪɭɸ ɩɪɟɜɪɚɳɚɟɬɫɹ ɫɬɚɛɢɥɶɧɚɹ ɮɚɡɚ ɝɪɚɮɢɬ). ȼɪɟɦɹ ɠɢɡɧɢ ɦɟɬɚɫɬɚɛɢɥɶɧɨɝɨ ɚɥɦɚɡɚ ɬɚɤ
ɜɟɥɢɤɨ, ɱɬɨ ɱɟɥɨɜɟɱɟɫɬɜɨ ɩɪɢɦɟɧɹɟɬ ɟɝɨ ɧɟ ɨɞɧɨ ɞɟɫɹɬɢɥɟɬɢɟ. ɇɭ ɚ ɨ ɬɨɦ, ɧɚ ɱɬɨ ɩɪɢɝɨɞɢɬɫɹ
ɫɜɟɪɯɩɪɨɜɨɞɹɳɢɣ ɩɪɢ ɩɨɱɬɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɵɯ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚɯ ɜɨɞɨɪɨɞ, ɦɨɠɧɨ ɬɨɥɶɤɨ ɩɪɟɞɩɨɥɚɝɚɬɶ.
Список литературы
1. В. С. Кривцов Альтернативная энергетика / В. С. Кривцов, А. М. Олейников, А.
И. Яковлев. – Учебник. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т", 2006. – 643 с.
2. В. И. Кривцова. Ветроводородная энергетика / В. И. Кривцова, А. М. Олейников,
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ
47
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
А. И. Яковлев. – Учебник. – Харьков: Нац. аэрокосм. ун-т "Харьк. авиац. ин-т", 2007. –
606 с.
3. Некрасов Б. В., Курс общей химии, 14 изд., М., 1962; Реми Г., Курс неорганической
химии, пер. с нем., т. 1, М., 1963.– с.
4. Егоров А. П., Шерешевский Д. И., Шманенков И. В., Общая химическая
технология неорганических веществ, 4 изд., М., 1964; Общая химическая технология.
Под ред. С. И. Вольфковича, т. 1, М., 1952. – с.
5. Лебедев В. В., Водород, его получение и использование, М., 1958. – с.
6. Налбандян А. Б., Воеводский В. В., Механизм окисления и горения водорода,
М. – Л., 1949; Краткая химическая энциклопедия, т. 1, М., 1961, С. 619–24.
7. Wignе г E., Hиntingtоn H. В., On the possibility of a metallic modification of hydrogen, "J. Chem. Phys.", 1935, v. 3, p. 746.
8. Stevensоn D. J., Interiors of giant planets, "Ann. Rev. Earth Planet. Sci.", 1982, v. 10,
p. 257.
9. Каган Ю., Пушкарев В., Xолас А., Уравнение состояния металлической фазы
водорода, "ШЭТФ", 1977, т. 73, 967 с.
10. Жарков В. H., Внутреннее строение Земли и планет, 2 изд., M., 1983.
11. Григорьев Ф. В. Экспериментальное определение сжимаемости водорода при
плотностях 0,5+ 2 г/см3, "Письма в ЖЭТФ", 1972, т. 16, с. 286.
12. Ross M., Matter under extreme conditions of temperature and pressure, "Repts Progr.
Phys.", 1985, v. 48, p. 1.
13. Min B. I., Jansen H. J. F., Freeman A., Structural properties superconductivity and
magnetism of metallic hydrogen, "Phys. Rev. B", 1984, V. 30, № 9, p. 5076.
14. Сообщение из Ливерморской Национальной лаборатории США от 26.03.1996
г. – получение и испытание экспериментальной фазы металлического водорода (ученые
Сэм Вейр, Арт Митчелл, Билл Неллис).
15. Гинсбург В. Л. О физике и астрофизике. – М.: Наука, 1980. С. 29 – 87.
16. Ерин Ю. И. Металлический водород – сверхпроводник с наибольшей
критической температурой. Internet. Обзор работ [12, 15, 16].
17. Eva Zurek, Roald Hoffmann, N. W. Ashcroft, Artem R. Oganov, Andriy O. Lyakhov.
A little bit of lithium does a lot for hydrogen // PNAS. October 20, 2009. V. 106. P. 17640–
17643.
18. P. Cudazzo, G. Profeta, A. Sanna, A. Floris, A. Continenza, S. Massidda, E. K. U.
Gross. Ab Initio Description of High-Temperature Superconductivity in Dense Molecular
Hydrogen // Physical Review Letters, 100, 257001 (2008).
19. С. Блок, Г. Пьермарини. Алмазные наковальни открывают новые возможности
в физике высоких давлений, PDF, 2,81 Мб // УФН, 1979. Том 127, вып. 4, 705.
RESEARCHING TERRESTRIAL AND SPACE HYDROGEN. Part 1
V.A. MALJARENKO, Dr. Scie. Tech., Pf.
G. M. FEDORCHENKO, Dr. Scie. Tech.
S. V. GUBIN, Cand. Tech.Scie.
A. I. JAKOVLEV, Dr. Scie. Tech., Pf.
The article presents characteristics of gaseous, liquid and metallic hydrogen, methods
of its production and field of its use. It also shows prospective trends of conversion of the energy of hydrogen and expected results in power engineering and physics.
Поступила в редакцию 16.11 2010 г.
48
№1 (107) 2013 ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ • ЭНЕРГЕТИКА • ЭНЕРГОАУДИТ