Патент на изобретение №2346084

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ, ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА

(57) Реферат:

Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения тепловой энергии, водорода и кислорода. Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода содержит корпус из диэлектрического материала, анод, катод, выполненный из тугоплавкого материала, патрубки для ввода рабочего раствора и вывода водорода, кислорода и парогазовой смеси и устройство создания постоянного магнитного поля. Цилиндрический корпус содержит установленный по центру полый анод, являющийся патрубком для вывода кислорода, полый катод выполнен в виде соосно установленных по периметру корпуса с возможностью их осевого перемещения концентрических цилиндров, при этом катод, выполняющий функцию патрубка для вывода водорода и водяного пара, расположен в верхней части корпуса, а катод, выполняющий функцию патрубка для ввода рабочего раствора, – в основании корпуса, внутри концентрических цилиндров катода на основании корпуса установлена катушка электромагнита с вектором магнитной индукции, направленным вертикально вверх, при этом катушка электромагнита, анод и катоды соединены с одним и тем же регулируемым источником постоянного тока. Технический эффект – повышение энергетической эффективности устройства. 1 ил.

Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения электричества, тепловой энергии, водорода и кислорода. Известно техническое решение [1], содержащее цилиндрический корпус, выполненный из диэлектрического материала, цилиндрический анод, полый катод, межэлектродную камеру, дополнительный катод, при этом катоды выполнены из тугоплавкого материала, установлены соосно с возможностью их осевого перемещения и выполняют функции впускного и выпускного патрубков.

В заявленном устройстве энергетическая эффективность определяется показателем эффективности К_о, учитывающей электрическую энергию Е_е, вводимую в устройство, тепловую энергию E_t, которая аккумулируется в нагретом водном растворе и водяном паре, и энергию Eg, содержащуюся в выделившихся газах: водороде и кислороде.

Недостатком известных технических решений является малая энергетическая эффективность, так как при определении энергетической эффективности не учитывается энергия электромагнитного поля, влияния циркуляции электролита на процесс разложения воды на водород и кислород

Также известно техническое решение [2], содержащее корпус из диэлектрического материала, который имеет нижний и верхний приливы, нижнюю крышку, межэлектродную камеру, разделенную нижним цилиндрическим приливом на анодную и катодную полости, постоянный магнит цилиндрической формы, надетый на верхний цилиндрический прилив и своим магнитным полем охватывающий катод и прикатодную полость патрубок ввода, расположенный в средней части анодной полости, патрубков вывода кислорода, установленных в верхней части анодной полости, и патрубков вывода парогазовой смеси, расположенных в верхнем цилиндрическом приливе.

Недостатком известных технических решений является то, что площадь образования водородной плазмы у катода маленькая и зависит от диаметра сквозного отверстия и диаметра катода, что приводит к уменьшению тепловой энергии, передаваемой водному раствору водородной плазмой, и к уменьшению выхода атомарного и молекулярного водорода и кислорода одновременно.

В заявляемом устройстве катодами являются концентрические цилиндры с полостями, которые имеют большую площадь для выхода водорода и кислорода, а также позволяет получать большое количество тепловой энергии, что в свою очередь позволяет упростить конструкцию и увеличить энергетическую эффективность устройства.

Новизна заявляемого устройства обусловлена простотой конструкции, увеличением выхода водорода и кислорода, получением большого количества тепловой энергии и большой энергетической эффективностью. Следует отметить также, что при протекании тока через электропроводную жидкость, последняя приходит в вихревое движение, у которой под действием магнитного поля, с вектором индукции, направленным вертикально вверх, повышается температура у периферийного электрода, катода, а у анода в центре – понижается. Указанный тепловой эффект также позволяет увеличить количество тепловой энергии устройства.

По данным патентной – технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен общий вид устройства.

Устройство для получения тепловой энергии водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала, имеющий внутри в верхней части форму усеченного конуса 7, межэлектродную камеру 2, полого катода 4, в виде концентрических цилиндров, установленного по периметру внутри сосуда, одним концом касающегося с электролитом, выполняющего функцию выпускного патрубка, полого патрубка анода 5, который опущен сверху в центр электролита, полого катода 6 в виде концентрических цилиндров, установленного по периметру основания корпуса, выполняющего функцию впускного патрубка, бака расхода электролита 8, спиральную катушку 3, расположенную на основании корпуса устройства 1 внутри цилиндра катода 6, для создания постоянного электромагнитного поля, вектор магнитной индукции которого направлен вертикально вверх. Катушка электромагнита, анод и катоды соединены к одному и тому же регулируемому источнику питания постоянного тока. Устройство работает следующим образом. Внутри полости устройство заполняется слабым раствором щелочи или кислоты через входной патрубок – полый цилиндрический катод, который непрерывно подается из бака расхода, и в дальнейшем устанавливается необходимый расход. Затем включается электрическая сеть, и напряжение выпрямленного тока повышается постепенно до появления вихревого движения с центром вихря у полого центрального анода. Начиная с тока в несколько ампер, наблюдается вихревое движение электролита, и при дальнейшем увеличении тока интенсивность вихревого движения резко возрастает, что приводит к образованию глубокой воронки в центре сосуда. Вихревое движение жидкости в магнитном поле приводит к повышению температуры в зоне цилиндрических полых катодов и понижение – у анода. При изменении условий эксперимента, температура электролита у положительного электрода повышается, а у отрицательных – понижается. Под действием центробежных сил, вращающаяся жидкость прижимается к внутренней части емкости, поднимается и по наружной поверхности внутреннего конуса возвращается к середине емкости корпуса, что приводит к смешиванию электролита в корпусе.

В процессе повышения напряжения выпрямленного тока при достижении резкого возрастания вихревого движения в электролите начинает появляться устойчивая плазма в зоне полых цилиндрических катодов 4 и 6. В зоне катодов происходит нагрев раствора до температуры кипения и разложение воды на кислород и водород. Кислород, выделившийся у анода, удаляется через полый патрубок 5. Газообразный молекулярный водород, формирующийся на границе плазма-жидкость, собирается в полости выпускного цилиндрического катода 4 и выходит вместе с водяным паром через выходной цилиндрический патрубок. С помощью известных технических и технологических приемов парогазовую смесь можно разделить на пар и газ. Пополнение расхода электролита в корпусе осуществляется из расходного бака 8 через цилиндрический впускной патрубок.

Эффективность устройства определяется общим показателем эффективности К_о, учитывающей электрическую энергию Е_е, вводимую в устройство, тепловую энергию E_t, которая аккумулируется в нагретом водном растворе, водяном паре, энергию Eg, содержащуюся в выделившихся газах: водороде и кислороде, и энергию электромагнитного поля Ew, приводящую к разрушению водородных связей воды и тем самым увеличению тепловой энергии.

Экспериментально установлено, что при учете только энергии, содержащейся в нагретом водном растворе и водяном паре, показатель эффективности принимает значения К_о=1,8±0,2, приближенный учет выделившихся газов повышает этот показатель до 2,0±0,2.

Литература

1. Устройство для получения тепловой энергии и парогазовой смеси. Конарев Ф.М.; Подобедов В.В. Аналог RU, Патент №2157862, С25В 1/02, С25В 9/00, 2000 г.

2. Устройство получения тепловой энергии водорода и кислорода. Конарев Ф.М. Прототип RU, Патент №2157427, С25В 1/06, С02F 1/46, 2000 г.

Формула изобретения

Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащее корпус из диэлектрического материала, анод, катод, выполненный из тугоплавкого материала, патрубки для ввода рабочего раствора и вывода водорода, кислорода и парогазовой смеси и устройство создания постоянного магнитного поля, отличающееся тем, что цилиндрический корпус содержит установленный по центру полый анод, являющийся патрубком для вывода кислорода, полый катод выполнен в виде соосно установленных по периметру корпуса с возможностью их осевого перемещения концентрических цилиндров, при этом катод, выполняющий функцию патрубка для вывода водорода и водяного пара, расположен в верхней части корпуса, а катод, выполняющий функцию патрубка для ввода рабочего раствора – в основании корпуса, внутри концентрических цилиндров катода на основании корпуса установлена катушка электромагнита с вектором магнитной индукции, направленным вертикально вверх, при этом катушка электромагнита, анод и катоды соединены с одним и тем же регулируемым источником постоянного тока.

РИСУНКИ