Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве источников тока.
Известен электрохимический преобразователь энергии (ЭПЭ), в котором химическая энергия реагентов, водорода и кислорода, в результате электрохимической реакции непосредственно преобразуется в электрическую. Он содержит электроды, разделенные ионопроводящим электролитом, и газовые камеры для подачи реагентов [1]
Недостатком этого ЭПЭ является недостаточная эффективность преобразования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ЭПЭ, содержащий положительный и отрицательный электроды, разделенные электролитом. К электродам с тыльной стороны примыкают газовые камеры для подачи реагентов. В качестве реагентов в обеих камерах используется водород, но при разных давлениях. В рассматриваемом ЭПЭ электрохимическим методом преобразуется энергия сжатого газа в электрическую энергию. При разряде этого ЭПЭ происходит перенос водорода из камеры высокого давления в камеру низкого давления. После выравнивания давлений ЭПЭ прекращает функционировать. Для обеспечения непрерывного функционирования необходимо постоянно поддерживать заданный перепад давлений, что связано с необходимостью затраты энергии [2] Такой ЭПЭ имеет недостаточную эффективность и невысокие удельные характеристики.
Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования энергии за счет прямого преобразования энергии ядерного синтеза в электрическую.
Техническое решение задачи может быть реализовано в ЭПЭ, содержащем положительный и отрицательный палладиевые электроды, разделенные электролитом, и газовые камеры для подачи газообразных реагентов. Одним из реагентов является водород, другим изотоп водорода, например действий.
Известно, что в металлоподобной среде, насыщенной растворенным в ней изотопом водорода, дейтерием, происходит слияние ядер дейтерия, завершающееся синтезом, например ядер гелия, в соответствии с реакцией.
d+d ___→3He+n __→ 3MэB.
(1)
Результатом этого, в частности, является изменение локального характера распределения положительного заряда в среде. Это вызывает перераспределение электронной плотности валентных электронов. В ходе реакции ядерного синтеза по мере накопления гелия происходит самопроизвольное смещение уровня Ферми дейтериевого электрода, уровень Ферми водородного электрода остается неизменным. Появление разности в положениях уровней Ферми свидетельствует об их различном энергосодержании. Указанная разность энергий может быть реализована в ЭПЭ в виде электроэнергии.
Между водородным и дейтериевым электродами возникает разность потенциалов, определяемая изотопическим эффектом и разностью уровней Ферми. При замыкании электродов во внешней цепи течет электрический ток.
Проведем оценку величины преобразуемой энергии. Изменение энергии в результате выравнивания уровней Ферми описывается выражением
ΔE M
(2) где ϕi и Miо электрические и химические потенциалы электронов в электродах; qi=eNi,Ni заряд и количество электронов, которыми обмениваются катоды при замыкании. Условие выравнивания электрохимического потенциала при замыкании катодов имеет вид
e(ϕ1-ϕ2) M2 M1 (3)
Из сохранения заряда следует
q1= q2. (4)
Потенциалы ϕ1,ϕ2 линейно связаны с зарядами q1, q2:
ϕi ci-1qi, (5) где ci емкостный коэффициент. Из системы уравнений (3-5) нетрудно получить
q1= e-1
Подстановка в формулу (2) дает исходную оценку:
ΔE
При 1В c ≈ 10-1-103 Ф/с м3 (элек- трохимические емкости имеют порядок 10-5-10-3 Ф/см2, удельные поверхности пористых электродов 104-106 см-1) Δ Е может составлять величину порядка 10-1-103 Дж/см3.
Таким образом, в предлагаемом ЭПЭ можно преобразовать до 103 Дж/см3 энергии ядерного синтеза. Это существенно повышает эффективность ЭПЭ и его удельные характеристики.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ИМПУЛЬСНЫЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА И СПОСОБ ЕГО ЭКСПЛУАТАЦИИ | 1992 |
|
RU2046464C1 |
ГАЗОВЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АККУМУЛЯТОР | 1993 |
|
RU2056676C1 |
СПОСОБ УВЕЛИЧЕНИЯ ИНТЕСИВНОСТИ ЭКЗОТЕРМИЧЕСКОЙ РЕАКЦИИ ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА С УЧАСТИЕМ ЯДЕР ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА В МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КРИСТАЛЛИЧЕСКОМ ТЕЛЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2521621C9 |
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА РАБОЧЕГО ЭЛЕКТРОДА ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ЯЧЕЙКИ ПОД ТОКОМ | 1996 |
|
RU2106620C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1994 |
|
RU2096846C1 |
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ | 1995 |
|
RU2105395C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАДИОИЗОТОПА МОЛИБДЕН-99 | 1996 |
|
RU2102807C1 |
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР | 1999 |
|
RU2173008C2 |
СПОСОБ БАЛАНСИРОВКИ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОГО РЕЗОНАТОРА ВОЛНОВОГО ТВЕРДОТЕЛЬНОГО ГИРОСКОПА | 1998 |
|
RU2147117C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРОФОБИЗИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ХИМРЕАГЕНТОВ | 2000 |
|
RU2183319C2 |
Использование: в устройствах преобразования энергии ядерного синтеза. Сущность изобретения: электрохимический преобразователь энергии содержит два палладиевых электрода, разделенных электролитом, и газовые камеры для подачи реагентов. На аноде в качестве реагента используется водород, на катоде изотоп водорода, например дейтерий.
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ, содержащий положительный и отрицательный электроды, разделенные электролитом, и газовые камеры с водородом в качестве реагентов, отличающийся тем, что положительный и отрицательный электроды выполнены из палладия, а в качестве реагента на положительном электроде взят изотоп водорода, например дейтерий.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Патент США N 4677038, кл | |||
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Авторы
Даты
1995-12-20—Публикация
1992-09-08—Подача