El oxihidrógeno es una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno . [1] A temperatura y presión normales, el rango de inflamabilidad del hidrógeno se extiende entre 4% y 94% por volumen en hidrógeno [2] con una llama que depende del material que golpea. [2]
El hidrógeno se quema cuando se lleva a su temperatura de autoignición . Para una mezcla estequiométrica a presión atmosférica normal que se quema en el aire , esta temperatura es de unos 120 °C. [2] La energía mínima necesaria para encender una mezcla de este tipo con una chispa es de unos 0,02 milijulios . [2]
La cantidad de calor desarrollado, según Julius Thomsen , es de 34.116 calorías por cada gramo de hidrógeno quemado. Esta producción de calor es bastante independiente de la forma en que se lleva a cabo el proceso; pero la temperatura de la llama depende de las circunstancias en que se lleva a cabo el proceso.
Se han inventado muchas formas de lámparas de hidrógeno, como las lámparas de cal, que utilizan una llama de hidrógeno para calentar un trozo de cal a alta temperatura para que brille. [3] La naturaleza explosiva de la mezcla de gases los hacía a todos más o menos peligrosos; luego fueron reemplazadas por iluminación eléctrica .
En el pasado, el hidrógeno fue muy utilizado en el procesamiento del platino , ya que la temperatura de fusión de este elemento (1768,3 °C) solo podía alcanzarse con una llama de hidrógeno o en un horno de arco eléctrico , sistema hoy en día utilizado principalmente.
La "soldadura de oxígeno" es un método de soldadura que quema hidrógeno (el combustible ) con oxígeno (el oxidante ). Se utiliza para cortar y soldar metal , vidrio y termoplásticos . [3] La llama de hidrógeno se utiliza en la industria del vidrio para el pulido a fuego , un método de pulido de vidrios que consiste en fundir la parte más superficial del vidrio para eliminar rayones e imperfecciones.
Un "soplete de agua" es una llama de hidrógeno que se alimenta con oxígeno e hidrógeno obtenido in situ por electrólisis del agua , evitando la necesidad de cilindros que contengan oxígeno e hidrógeno. Las llamas obtenidas a partir de agua como el gas hidrógeno deben estar diseñadas para evitar el contrafuego (vacío) con sistemas que no permitan este inconveniente. Se utiliza un borboteador de agua o lana de vidrio para que la cámara electrolítica sea lo suficientemente segura. El dispositivo que evita el petardeo se denomina pararrayos y se conecta directamente en serie a la salida de gas. Los mejores electrolitos son el hidróxido de sodio , el hidróxido de potasio y otras sales que se ionizan fácilmente. [5] Además, "el sistema electrolizador debe tener una presión suficientemente alta para mantener la velocidad del gas en la boquilla. Esta presión viene dada por la cantidad de gas, producido por minuto, que se requiere para la aplicación. [6]
Los dos gases se unen inmediatamente después de su producción (en lugar de en la boquilla del soplete) completando la mezcla (combustible-combustible). [4] Este modelo de electrolizador se denomina canal común [5] y el primero fue inventado por William A. Rhodes en 1966. [7] El gas oxihidrógeno producido en un electrolizador de conducto común suele denominarse gas de Brown , del nombre de Yull Brown , quien recibió una patente para un electrolizador de conducto común de celdas en serie en 1977 y 1978 (el término "gas de Brown" no se usa en sus patentes, pero se denomina "mezcla de hidrógeno y oxígeno"). [4] [8]
Las antorchas de Brown también usaban un arco eléctrico para encender la llama (un método llamado "soldadura atómica") [4] :
Se pasa un arco eléctrico a través de la mezcla de gas antes de que se queme, de modo que las moléculas de gas se descomponen en oxígeno atómico e hidrógeno, utilizando energía eléctrica para producir una llama más cálida a medida que los átomos se separan y se recombinan. [4]
ConstrucciónEl electrolizador de Brown se hizo así:
las celdas se colocan una al lado de la otra en una cámara electrolítica común y son como una sola unidad en la que hay una serie de electrodos en serie. La cámara está equipada con un espacio para recoger el gas y una salida para conectar, por ejemplo, instrumentos que lo queman. Además, solo los electrodos terminales deben conectarse a una fuente de energía externa, lo que hace que el sistema sea extremadamente eficiente y compacto. Además, con una disposición de este tipo, se puede eliminar la necesidad de un transformador para muchas de las aplicaciones, de modo que el aparato se puede conectar directamente a una toma de corriente si se desea a través de un puente de diodos . Al eliminar la necesidad de un transformador, el sistema de generación de gas puede hacerse sorprendentemente compacto, muy adecuado para usos domésticos e industriales. [4]
AplicacionesLos sistemas de mejora de combustible están diseñados para "alimentar el motor directamente con hidrógeno y oxígeno sin almacenamiento intermedio". [11] Para aplicaciones diésel; "Cuando se comprime el aire enriquecido con hidrógeno, se introduce combustible diésel con una mejora resultante en la eficiencia del combustible y una combustión maximizada". [12] La mejora del combustible tiene el potencial de reducir sustancialmente las emisiones contaminantes de los motores de combustión interna; una investigación de 2004 concluyó que "las emisiones de hidrocarburos e incluso las de NOx pueden reducirse a casi cero". [13] Se informó una reducción del 50% en el consumo de gasolina, al ralentí, analizando numéricamente "el efecto de la gasolina enriquecida con hidrógeno en el rendimiento, las emisiones y el consumo de combustible de un pequeño motor de ciclo Otto". [14] Cuando el gas de Brown se quema, produce agua, lo que enfría las cámaras de combustión de los motores y proporciona relaciones de compresión más altas. “La adición de hidrógeno puede garantizar un buen funcionamiento del motor” “con muchas ventajas en términos de niveles de emisión y reducción del consumo”. [13] La mejora del combustible con hidrógeno se puede optimizar implementando los conceptos de "combustión pobre" (que utiliza una mezcla con mucho más aire de lo habitual) o modificando adecuadamente la relación aire-combustible para lograr un aumento efectivo del kilometraje. [9] [10] [13] [15] "En general, los aumentos en la eficiencia de los motores son mayores que el consumo de energía requerido para la generación de hidrógeno, lo que resulta en una mejora en la eficiencia económica del sistema completo". [10] Esto está respaldado por análisis computacionales que "confirmaron la posibilidad de operar con una gran superabundancia de aire (mezclas pobres o ultra-pobres) sin pérdida de rendimiento, pero con muchas ventajas en cuanto a emisiones contaminantes y consumo de combustible". [14]
El "gas HHO" o "gas Klein" es una mezcla de oxígeno obtenida de la electrólisis del agua, que tiene la marca comercial "Aquygen" de la empresa "Hydrogen Technology Applications".
La patente de Dennis Klein establece que su electrolizador difiere del de Yull Brown en la falta de la característica del arco. [18]
La marca HHO está asociada con un estado de la materia no probado llamado magnegas [19] y una teoría no probada sobre magnecules , que debería probar que HHO es una "nueva forma de agua gaseosa y combustible". [20]
Charol modelo Soriano
Patente industrial de Diego Soriano: “Celda electrolítica y dispositivo para la generación de oxihidrógeno a presión”, n° 0001402836, radicación: 01 Dic. 2010. describe un generador de oxihidrógeno "bajo demanda" que utiliza "celdas secas" y encuentra aplicaciones industriales en todos los sistemas de combustión, independientemente del combustible utilizado.
Este tipo de mezcla ha sido diseñada para uso civil en el transporte por carretera, donde el agua destilada se desdobla en hidrógeno y oxígeno a través de una celda electrolítica. Luego, esta mezcla se inyecta en el motor junto con el combustible estándar, con la intención de reducir el consumo de combustible. Aunque el proceso de electrólisis para obtener el oxídrógeno requiere un poco más de energía que la que puede proporcionar la combustión del hidrógeno extraído, el rendimiento del motor sigue mejorando, ya que la inyección de una pequeña cantidad de oxídrógeno en el motor junto con el combustible (gasolina o diésel), mejora el encendido del propio combustible, permitiendo que se queme mejor, de forma similar a lo que ocurriría con un combustible con un octanaje muy superior al normal.
El gas de Brown es simplemente oxihidrógeno con una relación molar de 2:1 de gas H 2 y O 2 , la misma proporción que el agua . El gas, como ya se explicó, lleva el nombre en honor a Yull Brown, quien también afirmó que podría usarse como combustible para el motor de combustión interna. [21] [22]
También como ya se mencionó, el gas se llama "HHO" siguiendo las afirmaciones del controvertido físico [23] Ruggero Santilli, quien afirma que su gas HHO, producido por un aparato particular, es "una nueva forma de agua", con nuevas propiedades. , basado en su (pseudo) teoría de las " magnecules ". [22]
Numerosas otras afirmaciones pseudocientíficas sobre el gas de Brown cuentan con la capacidad de: neutralizar los desechos radiactivos, derretir metales, ayudar a las plantas a germinar, etc. etc. [22]
Se suele mencionar el hidrógeno cuando se habla de vehículos con la supuesta característica de utilizar agua como combustible. El contraargumento más habitual y eficaz contra la producción de este gas, directamente a bordo de los vehículos, con el fin de utilizarlo como combustible o como aditivo es que la energía necesaria para la separación de las moléculas de agua es superior a la recuperada. de la combustión del gas resultante. [21] [24]
Además, la cantidad de litros por minuto que se pueden producir instantáneamente a través de la electrólisis es muy baja si se compara con los litros por minuto que requiere un motor de combustión interna. [25]
Un artículo de la revista estadounidense Popular Mechanics señala que la gasolina de Brown ni siquiera puede aumentar las millas por litro de su vehículo, y que los únicos ahorros reales de combustible provienen de las modificaciones del motor, que engañan a la unidad de control del motor con respecto a los anti- estudios de contaminación . [26]
Un "coche de agua", como una pila de combustible de agua , no debe confundirse con un vehículo de hidrógeno para el que el hidrógeno se produce fuera del vehículo y se utiliza como combustible o aditivo.