Химические источники энергии для обеспечения безопасности в угольной промышленности: энергетический механизм образования постоянного электрического тока в аккумуляторе

DOI: https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-1-80-88

И.Е. Колесниченко, Е.А. Колесниченко, Е.И. Любомищенко, Е.И. Колесниченко
Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, г. Шахты, Российская Федерация
Горная Промышленность №1 / 2023 стр. 80-88

Резюме: Статья посвящена проблеме обеспечения пожарной и взрывобезопасности в угольной промышленности. В подземных горных выработках применяют аккумуляторные накопители электрической энергии в наиболее опасных горных выработках по газу метану и взрывоопасной угольной пыли. Проблема заключается в небезопасных конструкционных особенностях этих аккумуляторов и химических процессов при аккумулировании электрического тока. Показано, что проблема остаётся актуальной. Идея состоит в необходимости дополнять парадигму физических представлений в области энергетики современными знаниями из области квантовой теории. Целью работы является установление причинно-следственных явлений, силового взаимодействия атомов ингредиентов и обоснование энергетического механизма образования постоянного тока в химических источниках. Для обоснования идеи авторы рассмотрели химические процессы в свинцовом аккумуляторе. Аналитически обосновали физическую закономерность короткодействующих связей атомов. Показано, что эта связь обеспечивается силами притяжения и отталкивания. Распространённое в химии мнение, что ковалентная энергетическая связь обеспечивается электронами на совместной связующей орбитали, ошибочно, так как эти электроны при объединении атомов излучают энергию и перемещаются на основную орбиталь. Отпадает и необходимость в понятии спин электрона. Научной новизной является обоснование понятия о постоянном токе, закономерностях его хранения в химическом источнике и его параметрах. Впервые экспериментально зарегистрированы следующие результаты: а) проводники в электрической цепи химического источника постоянного тока производят электромагнитные излучения как в замкнутой, так и разомкнутой цепи при отсутствии тока; б) электрическая искра, образующаяся в зазоре разомкнутых проводников под электрическим током, излучает электромагнитные волны в видимом диапазоне частот, что доказывает продолжение тока вне проводника и физическое представление об электрическом токе как о потоке электромагнитных излучений, обладающих электрическим и магнитным полем; в) при замыкании проводников под током происходит сильное нагревание только одной ветви проводника от положительного катода до места замыкания, что доказывает направление постоянного тока во внешней цепи в одну сторону от катода.

Ключевые слова: взрывобезопасность, угольная промышленность, химические источники, постоянный ток, электромагнитные излучения, электрическая искра, квантовая теория, энергия связи атомов, силы притяжения и отталкивания атомов, хранение электрической энергии

Для цитирования: Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И., Колесниченко Е.И. Химические источники энергии для обеспечения безопасности в угольной промышленности: энергетический механизм образования постоянного электрического тока в аккумуляторе. Горная промышленность. 2023;(1):80–88. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2023-1-80-88

Информация о статье

Поступила в редакцию: 10.12.2022

Поступила после рецензирования: 16.01.2023

Принята к публикации: 19.01.2023

Информация об авторах

Колесниченко Игорь Евгеньевич – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой проектирования и строительства автомобильных дорог, заместитель директора – научный руководитель Шахтинского автодорожного института (филиала), Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова; г. Шахты, Российская Федерация. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1063-5304; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Колесниченко Евгений Александрович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры проектирования и строительства автомобильных дорог Шахтинского автодорожного института (филиала), Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова; г. Шахты, Российская Федерация. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5595-1079; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Любомищенко Екатерина Игоревна – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры проектирования и строительства автомобильных дорог Шахтинского автодорожного института (филиала), Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова; г. Шахты, Российская Федерация. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9495-7385; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Колесниченко Евгений Игоревич – студент кафедры проектирования и строительства автомобильных дорог Шахтинского автодорожного института (филиала), ЮжноРоссийский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова; г. Шахты, Российская Федерация. ORCID: https://orcid.org/0000-0002-8740-9356; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Список литературы

1. Гутаревич В.О., Рябко К.А., Рябко Е.В., Захаров В.А. Обзор конструкций тяговых аккумуляторных батарей, применяемых на шахтных электровозах. Известия вузов. Горный журнал. 2020;(2):109–118. https://doi.org/10.21440/0536-1028-2020-2-109-118

2. Нижниковский Е.А. Тенденции развития химических источников тока для автономного электропитания миниатюрной техники. Межведомственный научный совет по комплексным проблемам физики, химии и биологии при Президиуме РАН. Вестник Российской академии естественных наук. 2009;9(3):57–64.

3. Онищенко Д.В. Современное состояние вопроса использования, развития и совершенствования химических источников тока. ДВО РАН Институт химии. Исследовано в России. 2007;9:1341–1441. Режим доступа: https://echemistry.ru/assets/files/stati/sovremennoe-sostoyanie-voprosa-ispolzovaniya-razvitiya-i-sovershenstvovaniya-himicheskih-istochnikov-toka.pdf?ysclid=ld1kh3bgmq245738463

4. Чуриков А.В., Казаринов И.А. Современные химические источники тока. Саратов; 2008. 50 с. Режим доступа: http://elibrary.sgu.ru/uch_lit/657.pdf

5. Каменев Ю.Б., Чезлов И.Г. (сост.) Современные химические источники тока. Гальванические элементы, аккумуляторы, конденсаторы. СПб.: СПбГУКиТ; 2009. 90 с. Режим доступа: https://books.gikit.ru/pdf/fulltext/39.pdf

6. Варыпаев В.Н., Дасоян М.А., Никольский В.А. Химические источники тока. М.: Высшая школа; 1990. 240 с.

7. Островидов Е.А., Волынец Н.Ф. Химия. Химические источники электрической энергии. СПб.: СЗПИ; 2000. 24 с.

8. Жерин И.И., Амелина Г.Н., Страшко А.Н., Ворошилов Ф.А. Основы электрохимических методов анализа. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2013. Ч. 1. 101 с.

9. Простов В.Н. Основы химической физики. М.: Московский физико-технический университет (Государственный университет); 2003. 85 с.

10. Кухлинг Х. Справочник по физике [Пер. с нем.] М.: Мир; 1982. 520 с.

11. Кочуров А.А., Гумелёв В.Ю., Шевченко Н.П. Теоретические основы решения проблемы увеличения сроков службы аккумуляторных батарей при хранении и повышения эффективности способов их восстановления. Рязань: Ряз. высш. возд.-дес. ком. уч-ще (воен. ин-т); 2012. 252 с.

12. Наумов В.И., Паничева Г.А., Четырбок Л.Н., Мацулевич Ж.В. Атом. Химическая связь и строение вещества. Нижний Новгород: Нижнегород. гос. техн. ун-т им. Р.Е. Алексеева; 2012. 344 с.

13. Колесниченко И.Е., Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И., Колесниченко Е.И. Теоретическое и экспериментальное обоснование первичной энергии и электронно-энергетических явлений образования электрического тока. Горная промышленность. 2022;(2)97–102. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2022-2-97-102

14. Колесниченко И.Е., Артемьев В.Б., Колесниченко Е.А., Любомищенко Е.И. Квантовая теория энергетических процессов в молекулярных структурах угольного пласта. М.: Горная книга; 2020. 40 с.

15. Нечаев А.В. Основы электрохимии. Екатеринбург: УрФУ; 2010. 107 с. Режим доступа: https://study.urfu.ru/Aid/Publication/9517/1/Nechyaev.pdf

16. Зубович С.О., Суркаев А.Л., Сухова Т.А., Кумыш М.М., Рахманкулова Г.А. Курс лекций. Физика. Часть III. Электричество. Волгоград: ВПИ (филиал) ВолгГТУ; 2015 г. 81 с.

17. Глинка Н.Л. Общая химия. 30-е изд. М.: Интеграл-Пресс; 2002. 728 с.

18. Волькенштейн М.В. Биология и физика. Успехи физических наук. 1973;109(3):499–515. Режим доступа: http://www.ufn.ru/ufn73/ufn73_3/Russian/r733c.pdf

19. Кузнецов С.И. Курс физики с примерами решения задач. Ч. II. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. 4-е изд. Томск: Изд-во ТПУ; 2013. 370 с.

20. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Квантовая физика. Томск: Изд-во Томского политехнического университета; 2009. 320 с.

21. Тюшев А.Н. Физика в конспективном изложении. Часть III. Основы молекулярной физики и термодинамики. Квантовая физика. Новосибирск: СГГА; 2000. 166 с.