СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Российский патент 2002 года по МПК H02N3/00 

Изобретение относится к области электричества, а именно к способам получения электрической энергии путем преобразования энергии движущейся массы, содержащей заряженные частицы, в частности энергии падающей воды, и может быть использовано для получения постоянного тока с помощью плотин и запруд на реках и ручьях.

Современные способы преобразования потенциальной энергии поднятой воды в электрическую содержат в качестве промежуточных этапов преобразование этой энергии в кинетическую энергию падающей воды, которая затем, с большей или меньшей эффективностью, воспринимается гидротурбинами, вращающими электрогенераторы, в которых электропроводящий материал перемещается относительно магнитного поля, вследствие чего силами Лоренца приводятся в движение электроны проводника.

Известен также, взятый нами за прототип, магнитогидродинамический способ получения электрической энергии постоянного тока (1). В этом способе раскаленный газ (продукт сгорания топлива), содержащий ионы (количество ионов увеличивают вдуванием солей щелочных металлов), прогоняется с высокой скоростью сквозь магнитное поле, где также силами Лоренца ионы выталкиваются из потока на специальные электроды-коллекторы, с которых и снимается электрическая энергия.

Однако существующий магнитодинамический способ (1) получения электрической энергии использует дорогостоящее оборудование, включающее сверхпроводящие электромагниты, работающие в контакте с горячим газом. Материал электродов-коллекторов быстро изнашивается от воздействия сочетания высокой температуры и химической активности ионов. Кроме того, появляющийся на электродах-коллекторах электрический потенциал снижает эффективность способа, отталкивая от своей поверхности часть ионов. Осуществление способа требует постоянного присутствия высококвалифицированного персонала.

Задачей предлагаемого изобретения является создание более простого способа получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке, в котором в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых со стороны воды покрыта электроизолирующим материалом, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке, при условии, что время прохождения водным потоком области электрического поля превышает время прохождения ионами ширины зазора между пластинами, затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженные по знаку заряда струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика (при этом острие клиновидной перегородки заходит в поле на 0,01-100,0 мм) и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии.

Для создания электрического поля пригоден любой источник напряжения от элемента типа Лекланше или Вестона до эдектрофорной машины, которые в случае надежной электроизоляции от воды могут работать одновременно на тысячи пластин. Пластины изготавливают из электропроводящего материала и покрывают неполярным диэлектриком. Слово "пластины" здесь не подразумевает обязательно их плоскую форму. Они могут быть изогнуты различным образом, как обкладка электрического конденсатора.

Полное разделение ионов под действием поля в движущемся водном потоке (при условии его ламинарности) достигается при соблюдении условия, что время прохождения потоком воды области поля превышает время прохождения ионами ширины зазора между пластинами (дрейф ионов к поверхностям пластин перпендикулярно направлению потока). Время прохождения водным потоком области поля определяется длиной пластин и скоростью потока, а время дрейфа (τ) разнозаряженных ионов равно произведению подвижности ионов (ξ - табличная величина, определяется природой иона) на напряженность электрического поля Н, деленному на ширину зазора между пластинами (l):

Ионы, разделенные в пространстве, увлекаются с водой по разным трубам из непроводящего материала в две группы коллекторов из электропроводящего материала, предназначенных для сбора ионов одного знака.

В коллекторах поступившие ионы формируют высокие электрические потенциалы, отбираемые с их корпусов на батареи конденсаторов и одновременно для потребителей электроэнергии.

Дополнительным преимуществом предлагаемого способа получения электроэнергии является образование раствора щелочи в коллекторах-накопителях катионов, а в коллекторах-накопителях анионов - раствора кислоты, которые могут быть утилизированы.

Пример конкретного выполнения.

На чертеже изображен макет установки для осуществления предлагаемого способа.

1. Рабочий зазор между пластинами.

2. Покрытие из неполярного диэлектрика.

3. Пластина из электропроводящего материала.

4. Клиновидная перегородка из неполярного диэлектрика.

5. Сливные трубки.

6. Металлические коллекторы-накопители.

7. Батарея электрических конденсаторов.

Вода под давлением проходит в рабочий зазор (1), находящийся под действием электрического поля, создаваемого электрическими зарядами на пластинах (3). Вода под давлением сверху проскальзывает вниз, а находящиеся в ней ионы разделяются электрическим полем по знаку заряда и приближаются к покрытым неполярным диэлектриком (2) пластинам (3) в соответствии со знаком заряда. Находящаяся в нижней части водного потока перегородка (4) создает две струи воды, каждая из которых содержит ионы одного знака. Водные струи направляются по сливным трубкам (5) из непроводящего материала в коллекторы-накопители из электропроводящего материала (6), корпуса которых подключены к потреби и к батарее электрических конденсаторов (7), предназначенных для сглаживания неравномерностей расхода энергии потребителем.

При содержании в воде около 50 мг/л солей кальция (как, например, в природных водах Московской области) при полном разделении ионов только за счет солей кальция предлагаемый способ позволяет получать электрический ток в 300-400 А при пропускании через рабочий зазор 1 л воды в с, а величина получаемого электрического напряжения зависит от перепада высот между местом отбора воды и местом разделения ее ионов.

Литература
1. Физическая энциклопедия. М. 1984, с. 379.

Изобретение относится к способам получения электрической энергии. Способ получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке заключается в том, что в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых изолирована от воды неполярным диэлектриком, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке при условии, что время прохождения водным потоком области поля превышает время прохождения ионами зазора между пластинами. Затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженные струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика, при этом острие перегородки заходит в поле на 0,1-100,0 мм и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии. Технический результат - создание более простого способа получения электрической энергии. 1 ил.

Способ получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке, отличающийся тем, что в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых изолирована от воды неполярным диэлектриком, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке, при условии, что время прохождения водным потоком области поля превышает время прохождения ионами зазора между пластинами, затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженных струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика, при этом острие клиновидной перегородки заходит в поле на 0,1-100,0 мм и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии.