布朗水劑氫氧混合氣體

【摘 要】 氫、氫能已越來越被人們認識，布朗氣體做為未來可再生清潔能源已被國內外各領域應用，因其自身的變溫性、內爆性及催化性特征觸發了“真空能”，對未來的環境清潔及能源應用將影響10年乃至100年。而我們的新產業、新產品“布朗水劑氫氧混合氣發生器”將是完成這一使命的紐帶與橋梁。

【關鍵詞】 氫 氫能 布朗氣 真空能 可再生清潔能源

隨著全球經濟的發展，生活質量的提高，人們對化石能源的不斷開發衍生了生態失調：環境惡化，大氣、水土資源破壞，尾氣，煙塵，廢水排放等系列嚴峻問題已嚴重阻礙社會經濟的持續發展。如何解決上述問題造福于子孫，就是尋求找到新的可再生清潔能源。100年前人們就已開始對太陽能、風能、水能進行研發，但種種原因至今尚未普及。布朗水劑氫氧混合氣體即布朗氣體是30年前研發的新能源，因技術及成本原因發展緩慢。今天我們走出困境，一種高效能、低成本可再生清潔能源的水劑氫氧發生器也稱“布朗水劑氫氧混合氣發生器”終于走向市場受益于人類社會了。

要了解“布朗水劑氫氧混合氣發生器”生產的“布朗氣體”作用，首先要了解氫與氫能的性能與作用。

1 氫與氫能

氫，元素周期表之首位，原子序數為1，常溫常壓下為氣態，超低溫高壓下為液態。作為一種理想的新能源，它具有以下特點：

（1）重量最輕的元素。標準狀態下，密度為0.8999g/l，溫度為-252.7℃時，可成為液體，若將壓力增大到數百個大氣壓，液氫可變為金屬氫。

（2）導熱性最好的氣體，比大多數氣體導熱系數高出10倍。

（3）自然界存在最普遍的元素。據估計它構成了宇宙質量的75%。除空氣中含有氫外，它主要以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。

（4）除核燃料外氫是所有化學燃料、化工燃料和生物燃料中熱值最高的，為142.351kJ/kg，是汽油發熱值的3倍。

（5）燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快。

（6）無毒，與其它燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產生其它物質，且燃燒生成的水還可以繼續制氫，反復循環使用。

（7）利用形式多。可以通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，可以作為能源材料用于燃料電池，或轉換成固態氫用作結構材料。

（8）可以以氣態、液態或固態的金屬氫化物出現，能適應貯運及各種應用環境的不同要求。

（9）可以取消遠距離高壓輸電，代以遠近距離管道輸氫，安全性相對提高，能源無效損耗減小。

（10）氫取消了內燃機噪聲源和能源污染隱患，利用率高。

（11）氫可以減輕燃料自重，可以增加運載工具有效載荷，這樣可以降低運輸成本，從全程效益考慮社會總效益優于其它能源。

氫能，由氫的性能看出，氫能是一種二次能源，其主要來源有電能、天然氣、太陽能、風能、生物質燃油、煤及微生物水。氫能是公認的清潔能源，其應用領域涵蓋航天、交通、冶金、制藥、民用等，1985年中國舉辦第一次氫能討論會，成立氫能專業委員會，從此“氫能經濟”拉開序幕。奧運會至今，北京、上海、天津等地，均使用了氫能電池汽車，未來氫能與傳統能源相比的四大優勢將更為突出：其一是高效，氫是等質量熱值最高的燃料，其每千克燃燒后熱值是汽油3.5倍，酒精3.9倍，焦炭4.5倍；其二，氫能源是最清潔能源，燃燒后生成水；其三，氫能是可再生的，廣泛存在于水和有機化合物中，取之不盡，用之不竭；其四，氫能制取方便，可通過水電解、高溫裂解、光催化等多途徑獲取，并易于和太陽能、風能實現對接，通過制氫轉換太陽能與風能。

2 布朗水劑氫氧混合氣體

2.1布朗氣體的由來

布朗氣體發明人——耶爾[?]布朗在上世紀60年代電解水時發現氣體體積增加一倍，即由氫原子與氧原子組成氣體而非氫氧分子組成的氣體，實驗結果36g布朗氣體燃燒放熱為1851.88kJ。這正好是4g氫原子與32g氧原子燃燒發熱值，后人們稱之為“布朗氣體”。它具有如下特性：

（1）變溫特性：即氣體燃燒時隨被加熱物體材料的不同具有不同的燃燒溫度，國外文獻報稱其變溫在125℃～6000℃之間，這一特性已被焊接領域廣泛運用。

（2）內爆特性：布朗氣體是嚴格按照水分子結構中氫氧摩爾當量配比的氫氧混合氣體，具有其它所有燃氣都無法實現的內爆特性。當燃燒或爆炸發生后，布朗氣體按1：1860體積比形成真空和負壓。

（3）催化特征：俄國科學家杜捷列夫的實驗表明，干燥的CO與氧氣反應緩慢，當氣體中含有20PPM的氫時，就發生加速進行的多相反應。布朗氣體中氫、氧燃燒是典型的分支鏈鎖反應過程，當形成一個分子的水時，就得到兩個新的活性物。

由于上述特點，有人用1度電生產布朗氣體可發4度電，那么是否破壞了能量守恒呢？目前理論界普遍認為它的內爆特性觸發了“真空能”，談到“真空能”，我們需提到“單奇子”，它是信息態能量疊加聚合生成大量的具有質量的宇宙間原初的最小粒子（它是一種暗物質，既不發光，也不吸光的物質。暗物質在宇宙中占全部物質的95.4%），當單奇子實態時間縮短，虛態時間延長，就可獲得信息態效應能量—“真空能”。美國在1984年就造出提取“真空能”裝置，當輸入1的能量時可輸出20的能量。所以我們目前的能量守恒原理，僅考慮了物質粒子相對空間作用能力量，而對效應能量尚無所知曉，那么有效應能量參與的物理過程就會顯示出能量不守恒的現象。了解了氫、氫能及布朗氣體，下面我們了解一下布朗氣體的生產原理及其廣泛用途。

2.2布朗水電解產生氫氣、氧氣混合氣體原理

設備：電解電源、電解槽、循環系統、散熱系統、水氣分離系統、洗滌系統、防回火系統、控制系統、槍、嘴燃燒系統。

介質：KOH溶液

將電解水溶液中通電時，分解出來的物質與原來的電解質完全沒有關系，被分解的是作為溶劑的水，原來的電解質仍然留在水中，其原理是：

（1）活潑金屬容易失去電子，否則反之。從電化學理論上看，容易得到電子的金屬離子電極電位高，而排在活潑性大小順序前的金屬離子，其電極電位低，難以得到電子變成原子。H+的電極電位-1.71V，K+的電極電位-2.66V，所以在水溶液中同時存在H+和K+時，H+將在陽極上首先得到電子變成氫氣，而K+則仍將留在溶液中，陰極4e-+4H2O=2H2+4OH-，陽極4OH-=O2+2H2O+4e-（注：電解水為離子水）。

（2）水的理論分解電壓為1.23V，只要加在電解池上的直流電壓大于水的理論分解電壓，克服電解池中的各種電阻電壓降和電極極化電動勢即可。但它是隨溫度升高而降低，隨壓力的升高而增大。現我們采用變頻技術提高交直流電源轉換率及小電解室諧振，使之符合其分解電壓。

（3）電解用水消耗理論上為804g/l。但實際為845/l—880/l。主要是電解時氫氧氣體帶走部分水及水蒸氣所致。

（4）理論電解水電能耗消耗為2.94kW/h，但實際為4.5kW/h～5.5kW/h。由于布朗氣體的特性，目前我們實驗設備在佛山應用的實際消耗為小于1kW/h。

2.3布朗氣體的用途

（1）布朗氣體內部溫度異常高，外圍溫度卻低得多，一般金屬就可以做成布朗氣體的噴嘴，可以用于切割玻璃、金屬等。而且布朗氣體是氫原子和氧原子按照2：1的比例組成的，可以在隔絕空氣的條件下自身燃燒，因此可用于焊接怕氧化的金屬。

（2）布朗氣體還可以把各種不同材質的寶石焊接到一起，把合金與玻璃焊接到一起。

（3）磚石、陶器被布朗氣體火焰處理后，也會變得剔透光滑，耐腐蝕，且致密防水。

（4）布朗氣體在不點燃的時候有很強的氧化性，可以用于處理廢水。

（5）利用布朗氣體在密閉空間燃燒來處理塑料等白色垃圾，布朗氣體的火焰會把塑料給加熱成氣體。

（6）布朗氣體還可以處理人類最頭疼的核廢料，它能夠快速讓核廢料在幾秒內失去放射性。

（7）將布朗氣體參與各種燃燒物質燃燒，可相對提高其熱值，使其燃燒充分，不產生廢氣，如與煤、汽油、柴油、醇類等混燒氣。目前我們研制的燃油、燃煤鍋爐均可利用布朗氣體摻入提高熱值10%～20%以上。

（8）在水中通入一點布朗氣體，能讓水具有咖啡或茶水般的效果，讓人精神倍增，而且還能增強人的免疫力，延緩衰老。

（9）用布朗氣體來處理傷口，不僅具有消炎殺菌的效果，而且能夠促進傷口快速愈合。

（10）它還能大大促進植物的生長和種子的發芽。

3 目前國內外氫能應用與發展現狀

近年來，美國、日本、歐盟都投入大量經費支持氫能開發和應用示范活動。美國一直重視氫能，啟動氫燃料開發計劃，歐盟也加緊對氫能的開發利用，對氫能和燃料電池研究。北歐五國最近成立了“北歐能源研究機構”。日本研究氫能比較早，燃料電池是日本氫能的主要發展方向，近百輛燃料電池車已經取得牌照上路，計劃到2030年，發展到1500萬輛。印度研究成功一種通過金屬氫化物驅動的清潔摩托車，雖然使用成本較高，但由于氫燃料成本很低，而且金屬氫化物儲能罐的壽命很長，從長遠來看，還是一種非常經濟的交通工具。我國氫能標準技術委員會的對口工作，主要由中國標準化研究資源與環境標準化研究所負責。自1985年《氫氣使用安全技術規程》發布以來，我國已有20年有關氫能標準化的歷史，已發布的標準包括產品、使用安全、氫氧站設計、制氫儲氫等方面的測試方法和技術條件等國標和行標，已初步建立氫能標準體系。目前正在研制的國標主要為國家重大科技專項的燃料電池標準做準備。

1975年美國學術界提出了“氫經濟”的概念，德國1987年向外界展示了首個太陽能——氫能經濟示范工程。美國、歐盟、日本、韓國都制定了較為完備的氫能發展規劃，并嘗試通過政策、法規促進氫能源的開發利用。我國也已將氫能列入“十一五”和“十二五”規劃，并開展了示范項目和基礎設施建設，同時，我國與十余個國家建立了氫能經濟國際伙伴關系，積極開展交流合作。近20年間，中國將氫作為能源載體和新的能源系統進行了開發。為進一步推動氫能利用的發展，氫能技術已經被列入我國“十一五”規劃和《2015年遠景規劃（能源領域）》。由清華大學開發、歐盟資助的氫能大巴863路公交客車已經成功地在北京運營；上海同濟大學和上海大眾汽車制造廠已成功開發出10輛氫能小轎車，并且建成了移動式汽車加氫站，正在建設固定式汽車加氫站。通用汽車公司、戴姆勒[?]克萊斯勒公司、杜邦公司、福特汽車公司等都在我國不同場合召開燃料電池研討會和論壇，培育中國氫能市場。中國已被國際公認為最有可能率先實現氫能燃料電池產業化的國家。

2003年11月我國加入了“氫能經濟國際合作伙伴”（IPHE），成為其首批成員國之一。科技部資助的2項國家“973”項目“氫能規模制造、儲運及相關燃料電池的基礎研究”和“利用太陽能規模制氫的基礎研究”已參與眾多單位，影響較大。雖然我國已成為能源消費大國，但又是能源短缺國家，能源短缺問題隨經濟發展還將更趨嚴重，發展新能源應成為國家重大能源戰略選擇。氫能，已被稱為人類的終極清潔能源。

美國計劃2040年進入“氫能經濟”時代。那時氫能將最終取代石化能源成為市場上最廣泛使用的終端能源，我國現在有數十家院校和科研單位在氫能領域研發新技術，數百家企業參與配套或生產。如2006年10月，由江蘇鎮江江奎科技有限公司、清華大學、奇瑞汽車三方自主研發的“示范性氫燃料轎車研制項目”通過國家級專家組評審，標志著我國第一臺具有完全自主知識產權的以氫燃料為動力的汽車研制成功，我國氫動力技術已達國際同步領先水平。

中國是能源消耗大國，然而目前中國人均一次能源的消費量不到美國的1/18，僅為世界平均水平的1/3。與世界一次能源構成不同的是，中國以煤為主，煤占一次能源的比例為63.6%，由于煤的高效、潔凈利用難度大，使用過程中已對人類的生存環境帶來嚴重的污染。因而對新的、可再生清潔能源更是求之若渴。

4 水劑氫氧發生器（布朗氣體發生器）走向市場的瓶頸

發展氫能經濟的困難是什么呢？一是安全，二是低廉的價格。大家知道，氫氣無毒，不像有的燃料毒性很大。同時，氫氣在開放的大氣中，很容易快速逃逸，而不像汽油蒸汽揮發后滯留在空氣中不易疏散（這使得事故發生時它的影響范圍要小得多）。

4.1氫能源的安全性是針對于其自身特性優勢而言

（1）氫氣是易燃氣體，著火點能量很小，根據文獻的報導，在空氣中氫的最小著火能量僅為0.019mJ，在氧氣中的最小著火能量更小，僅為0.007mJ。

（2）氫與空氣混合后的燃燒濃度極限的范圍很寬，按體積比計算其范圍為4%～75%，因此不能因為氫的擴散能力很大而對氫的爆炸危險放松警惕。

針對氫特點產生的不利因素，法國、俄國、日本、德國、烏克蘭等國都對氫的安全作了卓有成效的研究。主要包括氫的行為研究及后果研究。氫行為方面研究，主要包括氫的泄漏、擴散、自燃、點火、爆炸和瞬變效果。后果研究主要包括射流火焰、爆炸、火球和閃火等方面的研究。其影響主要是火災或爆炸引起的超壓、熱輻射和碎片效應。

4.2國內、國外生產的氫（布朗氣體）成本均偏高，不易普及應用

國內外對氫能源的開發利用主要存在三個方面的質疑：一是氫能源雖是二次能源，但造價成本高，基礎設施建設更是個天文數字。二是燃料電池車所用鉑資源的問題，我國鉑的年產量僅約為4噸，進口約40噸，而每50萬輛燃料電池電動小轎車至少需要10噸白金，只有另辟蹊徑。

5 布朗氣體發展是實現社會效益與企業效益雙贏法寶

通過努力，我們已經研制生產出了一種新型、高效、廉價、實用的“水劑氫氧混合氣體生產站”，其生產每立方米氫氧混合氣設備的平均造價不大于0.5萬元，耗電不高于0.5度，同時配以高效阻火、防爆的自動化系統已在國內10余廠家分別用于燃煤、燃氣實驗6個月之久，取得可喜成就。未來它必將在10年內乃至更久對社會能源革命起到推波助瀾的作用。

根據目前統計資料計算，佛山地區一年工業窯爐生產瓷磚量為1000億元，其中能耗占其成本支出50%以上，如加入氫能可減少能耗25%，減少排放90%，可實現產值150億元。2013年10月1～3日我們在佛山市獅瑪馬賽克有限公司39米滾道窯測得：未加入布朗氣體5小時，平均窯溫288度；加入布朗氣體4.5小時，平均窯溫418度。12月5～10日測得：11小時節約5690元，耗電244元，平均每立氫氧混合氣體耗電0.50元，同時在佛山市禪城區杜鵑花玻璃工藝經營部39米滾道窯測得12小時節約6017元，平均耗電0.91度/小時。平均凈節能25%以上（注：隧道窯通風方式對布朗氣體燃燒工況有影響）。

全國急需改造火力發電廠（30-60）萬千瓦的1000余座，如加入氫能可提高熱轉換率25%，減排90%，產值1500億元。

其它如各種大中小型小區、供暖、醫藥制造、城市生活用氣改造等市場也是不可估量的。

針對冶金工業（如火力發電、化工），農村種植、養殖供暖設備、居民集中供暖設施等高耗能、高排放的問題，我們已制定出煤氫混燒、油氫混燒、氣氫混燒三大系列解決方案。如將燃煤集中供熱鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐、秸稈氣化爐與水劑氫氧發生裝置產生的布朗氣體混合（氫氣催化燃燒，氧氣助燃）在混入2%布朗氣體后，可直接降低燃煤、燃油、天燃氣成本25%以上，減少有害氣體總排放量。

目前，布朗氣體在中國尚未廣泛認識與利用，但在國外已是節能減排的有效辦法。在增加發動機動力、供暖、冶金、制藥等領域有非常顯著的節能效果，所以它在中國的潛在市場是不言而喻的。

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