АКТИВИРУЮЩАЯ СТРУКТУРА, АППАРАТ ДЛЯ АКТИВАЦИИ ВЕЩЕСТВА И СПОСОБ АКТИВАЦИИ ВЕЩЕСТВА Российский патент 2005 года по МПК B01J19/08 B01J7/00 C01B3/04 C01B3/22 C10G15/00 C10G15/08 A23B7/14 

Область техники

Настоящее изобретение относится к активной структуре, к аппарату для активации обрабатываемого вещества, имеющего активную структуру, и к способу активации такого вещества. Более конкретно, настоящее изобретение относится к активной структуре, которая активирует обрабатываемые вещества, в которой создано место со сфокусированной энергией между частицами, включающее специфический элемент, а обрабатываемые вещества, в частности вещества, имеющие ковалентную связь или ковалентные связи, такие как вода или какой-либо углеводород, пропускают через или помещают в такое месте со сфокусированной энергией с целью активации вещества. Изобретение также относится к аппарату и к способу активации веществ с использованием такой активной структуры.

Предшествующий уровень техники

В последние годы из-за бытующих представлений об истощении существующих топливных ресурсов, таких как нефть, было обращено внимание на водород в качестве альтернативного топлива.

Традиционно, распространенными способами производства водорода в качестве источника энергии является электролиз воды, метанола и т.п.

Например, в случае электролиза воды водород образуется в соответствии со следующим уравнением (1):

В этом случае для электролиза воды с образованием водорода необходима разность потенциалов, по меньшей мере, 1,23 вольт в стандартных условиях, однако на практике из-за высокого электросопротивления воды электролиз воды не может быть осуществлен без приложения значительно более высокой разницы потенциалов. По этой причине с целью генерирования водорода электролизу подвергают водный раствор, содержащий растворенный в воде электролит, такой как щелочь. Однако при этом возникают проблемы, связанные с необходимостью удаления побочно образующегося щелочного продукта и с тем, что степень разложения недопустимо низка.

В качестве альтернативного способа генерирования водорода может быть рассмотрено термическое разложение воды. Однако для термического разложения воды с целью генерирования водорода необходимо проводить термическое разложение при такой высокой температуре как приблизительно 4300°С, что требует намного больше энергии и делает невозможным практическое применение термического разложения воды.

В качестве способа генерирования водорода без применения какой-либо внешней энергии может быть также рассмотрен способ, в котором химическую реакцию осуществляют, добавляя к воде щелочной металл или щелочноземельный металл, такой как алюминий, магний или натрий, но эти металлы дороги, а реакция протекает быстро, затрудняя ее промышленное применение.

В углеводороде, таком как метанол или бензин, энергия связи между водородом и углеродом относительно низка и, таким образом, разность потенциалов, требуемую для электролиза углеводорода, можно рассматривать как относительно низкую, однако электролиз углеводорода включает образование в процессе реакции побочных продуктов, таких как СО и СО₂, в связи с чем необходим процесс для удаления этих побочных продуктов.

С другой стороны, в различных областях производят активацию воды, в частности в медицине, фармацевтике, косметике, пищевой промышленности, сельском хозяйстве, в бытовой сфере и в других областях.

Электролизованную воду получают электролизом воды с использованием аппарата, показанного на фиг.22(а). В этом случае для электролиза используется водопроводная вода. Водопроводная вода представляет собой электролит, содержащий металлы, такие как кальций, магний, натрий и калий, в их солевой форме.

Конкретно, как показано на фиг.22(а), анод Е1 и катод Е2 расположены на обеих сторонах разделительной пластины водяного резервуара Т, внутренняя часть которого разделена мембраной D, электролитная жидкость, такая как водопроводная вода, находится в водяном резервуаре, а заданный ток пропускается между двумя электродами Е1 и Е2, производя электролизованную воду.

На стороне анода Е1 молекула воды разделяется на H⁺ (ионы водорода), О₂ (молекулу кислорода) и е^- (электроны), увеличивая тем самым концентрацию ионов водорода и растворяя молекулы кислорода в воде вплоть до концентрации насыщения при этой температуре. При этом генерируются большие количества озона, радикалов О₂ и окислительных ионов, обладающих окислительной способностью. Если же в воде присутствует электролит, такой как хлорид натрия, происходит реакция этого электролита с образованием соответствующих веществ, являющихся производными этого электролита. В этом случае на анодной стороне образуется сильнокислая вода. Как описано выше, со стороны анода Е1 получается обладающая кислотностью кислая вода.

С другой стороны, на стороне катода Е2 на воду действует электрон (е^-), повышая ОН^- (гидроксильный ион), который растворяется в воде в виде H₂ (молекул водорода). Далее, одной из характеристик воды, в соответствии с которой генерируются большие количества восстановительных ионов, является то, что значительно снижается количество принимающих участие в окислении веществ, таких как кислород. Поскольку металлы, такие как кальций, магний, натрий, калий, частично ионизуются и притягиваются к катоду Е2, присутствие этих ионов металлов также является одной из характеристик воды на стороне катода Е2.

Ионы металлов, растворенные и присутствующие на стороне катода Е2, существуют в таком состоянии, что они легко дигерируются и адсорбируются по сравнению с соответствующими состояниями солей, такими как хлорид натрия (обычно существующее в водопроводной воде состояние).

Описанный выше аппарат для производства электролизованной воды может быть грубо разделен на два типа.

Первый аппарат относится к аппарату, обычно называемому "аппаратом для образования воды с щелочными ионами", в котором водопроводная вода, очищенная вода или минеральная вода электролизуются непосредственно (см. фиг.22(b)). Второй аппарат относится к аппарату, обычно называемому "аппаратом для образования сильнокислой воды", в котором электролизу подвергается вода, имеющая электролит, включая добавленные к ней хлорид натрия и хлорид калия" (см. фиг.22(с)).

Водопроводную воду используют для пропускания ее через устройство 200 с целью очистки воды для проведения электролиза, а полученную на (-)-стороне электролизованную воду используют в качестве воды с щелочными ионами как таковую.

Воду, поступающую из подвода 201, направляют вначале в устройство 202 для очистки воды, где из нее удаляют плесневый запах, хлор, тригалогенметан и т.п. (предварительная обработка). После этого предварительно обработанную воду направляют в электролизный резервуар 203, состоящий из электродов Е1 и Е2 и мембраны D, как это показано на фиг.22(а). Воду, введенную в электролизный резервуар 203, подвергают электролизу и на анодной стороне Е1 и на катодной стороне Е2 через мембрану D величина рН воды приобретает градиент, в результате чего получают два типа воды, соответственно содержащей окислительные ионы и восстановительные ионы. Два названных типа воды пропускают через электролизный резервуар 203 и затем их направляют по разным путям: по главному рукаву 204 и сливному рукаву 205 соответственно. Конкретно, вода с щелочным ионом, находящаяся на (-)-стороне, проходит через главный водяной рукав 204 и течет по направлению к вентилю, предназначенному для воды с щелочным ионом, в то время как кислая вода с (+)-стороны направляется к дренажному рукаву 205 и затем выпускается, например, через кухонный сток.

Известно, что вода с щелочным ионом, полученная как описано выше, может быть эффективно использована для различных целей.

Например, ниже перечислены способы использования воды с щелочным ионом для варки в домашних условиях:

1. Варка риса

Известно, что вода с щелочным ионом является подходящей для варки риса. Конкретнее, вода с щелочным ионом дает при варке блестящий, требующий продолжительного разжевывания рис. Кроме того, вкус риса, сваренного на воде с щелочным ионом, не портится даже после охлаждения, благодаря чему такой рис подходит для приготовления рисового шара и упакованного обеда.

2. Варка, кипячение, тушение

Известно, что вода с щелочным ионом является подходящей для варки овощей и проч. Например, в случае варки овоща или овощей, в частности съедобных корнеплодов, использование воды с щелочным ионом приводит к отварке овоща (овощей) с белой текстурой без потери его (их) формы. Варочная вода при этом не мутнеет и из овоща (овощей) может быть приготовлен хороший бульон, благодаря чему отварка овощей является оптимальной для приготовления приправ и тушеных блюд.

3. Восстановление влагосодержания

Известно, что вода с щелочным ионом может быть с успехом использована для восстановления влагосодержания сухих пищевых продуктов, бобовых и проч. Например, если вода с щелочным ионом используется для восстановления влагосодержания бобов, бобы могут вариться в течение времени, составляющего приблизительно 2/3 времени варки с использованием водопроводной воды. Если же вода с щелочным ионом используется для восстановления влагосодержания сушеного гриба шиитаке, влагосодержание может быть восстановлено за 10-20 мин, что является очень небольшим временем варки.

4. Устранение горького/неприятного вкуса

Известно, что вода с щелочным ионом может быть использована для устранения горького и/или неприятного вкуса в овощах. Например, когда разрезают на кусочки подходящего размера острые, кислые или горькие овощи, такие как лопух, баклажан, корень лотоса, аралия (горное растение, дающее жир, белый материал, съедобные стебли) и лук-порей, и затем вымачивают в щелочной воде, горький и/или неприятный вкус устраняется за более короткое время, чем в случае использования водопроводной воды. Когда воду с щелочным ионом используют для варки шпината, горький вкус может быть устранен и может быть получен блестящий отварной шпинат.

5. Приготовление бульона

Известно, что когда воду с щелочным ионом используют для приготовления бульона из морской капусты, сушеного тунца, сушеных мелких сардин и проч., образующийся бульон, в отличие от случая использования водопроводной воды, не мутнеет и может быть получен концентрированный бульон.

6. Чай, кофе и т.п.

Известно, что поскольку вода с щелочным ионом обладает высокой экстракционной способностью, она может быть с успехом использована для приготовления зеленого чая, кофе, чая колонг и проч. Известно также, что, используя листья зеленого чая или кофе в количестве, составляющем половину предполагаемого количества, могут быть приготовлены хороший чай и хороший кофе.

7. Разбавление спиртных напитков

Известно, что вода с щелочным ионом может быть использована для разбавления спиртных напитков. В частности, поскольку вода с щелочным ионом сама по себе быстро поглощается желудком и кишечником, когда спиртные напитки, такие как виски или шучу, разбавляют щелочной водой, ощущение того, что что-то сидит в желудке, исчезает в противоположность тому, что имеет место при разбавлении водопроводной водой или минеральной водой.

8. Удаление активированного кислорода

Хотя детальные причины не поняты, различные опыты выявили, что при продолжительном использовании воды с щелочным ионом в качестве питьевой, может удаляться активированный кислород.

Однако, когда электролизованную воду приготовляют с использованием такого аппарата, возникают проблемы, связанные с большим объемом энергии, необходимой для электролиза воды, и аппарат становится усложненным.

С другой стороны, кислую воду готовят с помощью электролиза водопроводной воды, имеющей добавленную к ней соль, и используют воду с (+)-стороны. Например, кислую воду производят с использованием аппарата для производства кислой воды, как показано на фиг.22(с). Аппарат 300 для производства кислой воды не имеет устройства для очистки воды, но имеет измерительный насос 301, измеряющий электролит, такой как хлорид натрия (NaCl).

Например, в случае промышленного аппарата 300 для производства кислой воды, непосредственно соединенного с водоподающей трубой, как показано на фиг.22(с), дозированное количество электролита (такого как хлорид натрия), отмеренного с помощью дозирующего насоса 301, добавляют к воде, поступающей от источника водоснабжения 302. После этого воду, содержащую заданное количество электролита, вводят в смеситель 303 для перемешивания воды с целью ее гомогенного смешения для приготовления водного раствора электролита (например, минерализованной воды).

Образовавшийся водный раствор электролита вводят затем в электролизный резервуар 304 (в отношении деталей электролизного резервуара 304 см. фиг.22(а)).

Затем водный раствор электролита в электролизном резервуаре регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданное количество соединения хлора и чтобы рН и окислительно-восстановительный потенциал (ОВП) приобрели заданные значения, после чего подвергают электролизу.

В случае бытового или портативного аппарата для производства пригодной для пользования кислой воды аппарат имеет такую конфигурацию, что электролизный резервуар является типом резервуара, показанного на фиг.22(а), у которого имеется мембрана и электроды. В частности, бытовой или портативный аппарат для производства кислой воды не имеет никакого дозирующего насоса 301 и никакого смесителя 303, которые имеет аппарат, показанный на фиг.22(с). По этой причине потребитель должен готовить водный раствор электролита заранее и должен вводить водный раствор электролита в электролизный резервуар для проведения с ним электролиза.

Известно, что приготовленная таким образом кислая вода может быть успешно использована для дезинфекции, стерилизации, пастеризации и т.п. Известно, в частности, что при действии кислой водой убиваются бактерии: малоустойчивые бактерии за 30 с или более и высокоустойчивые бактерии за приблизительно 2 мин.

Как и в описанном выше аппарате 200 для производства воды с щелочным ионом, в аппарате 300 для производства кислой воды возникают проблемы при приготовлении электролизованной воды, требующем больших объемов энергии, в результате чего аппарат усложняется.

В качестве другого способа активации воды проводились увеличительные обработки воды и электроувеличительные обработки для разбиения кластеров воды на мелкие частицы с целью активации воды. В частности, воду обычно представляют как Н₂О, которая содержит два атома водорода и один атом кислорода, однако в действительности вода находится в состоянии большой массы, состоящей из большого числа молекул воды (Н₂O), связанных водородными связями. Как только что было сказано, молекула воды (Н₂O) не существует изолированно, но молекула воды (Н₂O) образует большую массу путем объединения молекул воды (Н₂O) друг с другом (масса называется кластером; например, известно, что в случае водопроводной воды от 30 до 50 молекул воды соединяются с образованием кластера).

К воде в форме кластера за счет водородных связей множества молекул воды с образованием массы прилагается магнитная сила или электромагнитная волна, такая как инфракрасный луч, подвергая водный кластер действию длины волны, резонирующей с молекулой воды, в результате чего водородные связи расщепляются до малой массы молекул воды (уменьшая кластер).

Когда масса молекул воды меньше или, иными словами, когда меньше кластер, энтальпия воды повышается, активируя воду. В частности, поскольку масса воды, имеющей меньший кластер, имеет меньшую энергию для поглощения энергии связывания между молекулами, массу молекул воды легко перемещать.

Известно, что когда кластер воды становится малым, как описано выше, как правило, проявляются следующие эффекты.

1. Эффект уменьшения диэлектрической константы.

2. Эффект агрегации и осаждения коллоидных частиц, которые являются мелкими твердыми частицами, содержащимися в воде (вследствие этого эффект предотвращения мутности воды, обусловленной коллоидными частицами).

3. Эффект предотвращения размножения водорослей.

4. Эффект повышения растворенного в воде кислорода.

5. Эффект предотвращения ржавления внутренней части трубопроводов и образования накипи.

6. Эффект повышения скорости роста водных организмов, таких как рыбы и т.д.

Представленный на фиг.23 аппарат 400 состоит из корпуса 401 аппарата, имеющего вход 402, куда поступает водопроводная вода, выход 403, откуда выходит активированная вода, причем внутренняя часть корпуса 401 заполнена металлом, имеющим высокую магнитную силу, таким как неодим, кобальт или ниобий.

Вода (Н₂O/большая), направляемая из входа 402, имеющая большой кластер, становится водой (Н₂O/малая), имеющей небольшой кластер, под действием металла, имеющего высокую магнитную силу и находящегося внутри аппарата, что приводит к МГР (магнитной гидрореакции) для разбития кластера, после чего вода (Н₂О/малая), имеющая небольшой кластер, выходит через выход 403.

В таком аппарате кластер можно уменьшить без воздействия какой-либо внешней энергии.

Однако даже если вода обрабатывается таким металлом, имеющим высокую магнитную силу, кластер воды не может быть разбит в существенной степени, в то время как имеется необходимость сделать кластер воды намного меньше.

Далее, в названном аппарате кластер разбивается при непосредственном введении воды в контакт с имеющим высокую магнитную силу металлом, но такой непосредственный контакт воды с металлом приводит к нежелательному вымыванию в воду оксида металла, хлорида металла и т.п. при действии растворенных в воде кислорода, хлора и т.п.

Кроме того, металлы сами по себе слишком дороги, что повышает стоимость аппарата.

В последние годы в связи с существующими экологическими проблемами был выдвинут призыв к снижению выбросов диоксида углерода и устранению газов, содержащих вредные вещества, такие как оксиды азота (NO_x), оксиды серы (SO_x), сероводород (H₂S) и аммиак (NH₃).

В частности, нужны способы, с помощью которых можно эффективно удалять диоксид углерода и вредные вещества, выбрасываемые заводами, топками для сжигания мусора, транспортом и особенно транспортом, работающим на дизельных двигателях.

Краткое содержание изобретения

Предметом настоящего изобретения является, таким образом, создание активирующей структуры, которая может освобождать водород из водородной связи в воде и углеводородах для генерирования водорода без подвода внешней энергии.

Другим предметом настоящего изобретения является создание аппарата для активации вещества, имеющего простую конфигурацию, который может генерировать водород из воды или углеводорода, не имея необходимости удаления какого-либо побочного продукта.

Еще одним предметом настоящего изобретения является создание аппарата для достаточной активации воды без подвода какой-либо внешней энергии.

Еще одним предметом настоящего изобретения является создание аппарата для удаления вредных веществ из газа, содержащего вредные вещества, без подвода какой-либо внешней энергии.

Изобретателем проведены серьезное изучение и исследования в свете описанного выше предмета. В результате этого неожиданным образом было обнаружено, что, когда частицы, состоящие из специфического элемента, расположены определенным образом, между частицами генерируется высокая энергия, которая может быть использована для активации веществ, образующихся в настоящем изобретении.

В результате дальнейшего изучения и исследования изобретателя было обнаружено, что эффект, аналогичный полученному с металлическим элементом, может быть получен при использовании фторида углерода.

В частности, настоящее изобретение направлено на активацию структуры, содержащей частицы, состоящие, в основном, из единственного элемента, выбираемого из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий или фторида углерода, размещенные в такой конфигурации, в которой происходит усиление энергии волнового движения, присущей каждому из элементов или фториду углерода, с образованием между частицами места со сфокусированной энергией.

При такой конфигурации среди частиц генерируется высокая энергия (или ее взаимодействие), т.е. генерируется место со сфокусированной энергией и, пропуская вещество через место со сфокусированной энергией или помещая вещество в место со сфокусированной энергией, можно это вещество активировать. С активирующей структурой настоящего изобретения можно обращаться как с традиционным катализатором. Активирующая структура настоящего изобретения отличается от традиционного катализатора тем, что она активирует вещество при пропускании вещества через место со сфокусированной энергией или при нахождении вещества в месте со сфокусированной энергией.

Активирующая структура настоящего изобретения может также активировать обрабатываемое вещество даже в условиях темноты, т.е. в условиях отсутствия воздействия света, и в этом отношении отличается от традиционного фотокатализатора. Активирующая структура настоящего изобретения может быть, например, размещена внутри светонепроницаемого корпуса, образуя аппарат для активации обрабатываемых веществ.

Приведенный здесь термин "конфигурация, при которой возрастает энергия волнового движения, присущая каждому из элементов или фториду углерода" означает конфигурацию, экспериментально обнаруживаемую, как описано в разделе "наилучшие условия для осуществления изобретения", и относится к конфигурации, в которой веществу во время пропускания его через или помещения его в промежуток или пространство между частицами, состоящими из специфического элемента или фторида углерода, с помощью вибрации, флуктуации и т.п., передается энергия, присущая каждому элементу и т.д.

Далее, приведенный здесь термин "активация", "активирующий" или "активировать" означает, что энергия передается веществу путем пропускания вещества через или помещения вещества в место со сфокусированной энергией. Таким образом, эти термины, активация или другие, подразумевают, что вещество, которому передается энергия, "разлагается".

Приведенный здесь термин "активация", "активирующий" или "активировать" подразумевает также то, что энергия передается заданной молекуле, которая является обрабатываемым веществом, с целью разрыва молекулярных связей или разрыва межмолекулярной связи, например водородной связи.

Степень активации может быть отрегулирована путем структурирования места со сфокусированной энергией, в частности путем подборки расстояния между заданными частицами, плотности укладки частиц, элемента, образующего частицы, и т.д.

В активирующей структуре настоящего изобретения частицы расположены в вершинах тетраэдра, предпочтительно правильного тетраэдра, или в вершинах треугольника, предпочтительно правильного треугольника.

Расположение частиц, образующих активирующую структуру в соответствии с изобретением, в вершинах треугольника, предпочтительно правильного треугольника, является одной из конфигураций, усиливающих энергию волнового движения, свойственную элементу, выбираемому из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий или свойственную фториду углерода, и является расположением, которое облегчает расстановку частиц. В этом варианте является идеальным, чтобы частицы, каждая из которых имеет один и тот же размер, находились в контакте одна с другой для расположения их в вершинах правильного треугольника, но настоящее изобретение не ограничено только таким расположением, поскольку расположение позволяет усиливать энергию волнового движения, присущую каждому элементу или фториду углерода, даже если часть частиц не контактируют одна с другой. В частности, расположение заданных частиц в вершинах тетраэдра не ограничивается контактом или не контактом каждой из частиц.

Расположение частиц, образующих активирующее вещество настоящего изобретения, в вершинах тетраэдра (в особенности правильного тетраэдра), т.е. расположение частиц, образующих активирующее вещество настоящего изобретения, в вершинах треугольника (в особенности правильного треугольника) наиболее эффективным способом для образования активирующей структуры настоящего изобретения является одной из конфигураций, усиливающих энергию волнового движения, присущую элементу, выбираемому из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий, или присущую фториду углерода, и является расположением, которое облегчает расстановку частиц.

Согласно одному из вариантов активирующей структуры настоящего изобретения, частицы обладают сферической формой и частицы ламинированы в плоском состоянии.

Когда частицы находятся в сферической форме, частицы могут быть легко расставлены в положение для усиления энергии волнового движения.

В активирующей структуре настоящего изобретения, где частицы находятся в сферической форме и частицы являются ламинированными в плоском состоянии, отношение длины частицы к ее ширине предпочтительно не меньше, чем 0,3 и, в частности, составляет от 0,8 до 1.

При такой описанной выше конфигурации место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения может быть определено навечно. Напротив, если игольчатые частицы, имеющие отношение меньше 0,3, место со сфокусированной энергией между частицами не может быть создано удовлетворительным образом.

В предпочтительном варианте активирующей структуры настоящего изобретения размер частиц предпочтительно составляет от 5 до 80 μм. Еще более предпочтительно, чтобы размеры частиц хорошо контролировались.

Частицы преимущественно получают с помощью газораспылительного метода.

Газораспылительный метод является одним из наиболее распространенных способов получения катализатора и применим для получения частиц настоящего изобретения.

Вместо газораспылительного метода для получения частиц настоящего изобретения может быть также использован струйно-пульверизационный метод.

Струйно-пульверизационный метод также является одним из наиболее распространенных способов получения катализатора и применим для получения частиц настоящего изобретения.

В одном из вариантов активирующей структуры настоящего изобретения частицы выполняются в виде пластины (далее эта структура будет упоминаться как "пластинчатая активирующая структура").

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, имеющая такую конфигурацию, может быть эффективно использована в аппарате для активации веществ. В частности, форма, которую имеет пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, облегчает конструирование аппарата для активации веществ.

В активирующей структуре настоящего изобретения, активирующая структура, выполненная в виде пластины, имеет пористость от 45 до 60% и, предпочтительно, приблизительно 50%.

В случае наличия такой пористости обрабатываемое вещество может легко войти (будучи пропущенным через или помещенным в) в место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения и при этом структура не повреждается из-за падения давления и т.п. во время прохождения вещества через пластинчатую активирующую структуру.

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь форму поперечного сечения такую как I-форма, L-форма, U-форма или М-форма.

Как описано выше, пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь различную форму поперечного сечения в зависимости от предполагаемого применения.

Активирующая структура может быть образована в форме звезды, форме диска, в форме пластины, имеющей по меньшей мере одну пору, в форме сферы или в сотовой форме. Активирующая структура настоящего изобретения может быть получена путем спекания частиц.

Как описано выше, активирующая структура настоящего изобретения наряду с пластинчатой формой может быть выполнена в виде множества разнообразных форм и, таким образом, она применима для конструирования аппарата для активирования веществ в зависимости от различных объектов и применений.

Образование активирующей структуры настоящего изобретения в форме звезды, в форме диска, в форме пластины, имеющей, по меньшей мере, одну пору, в сферической форме, в овальной форме или в форме тыквы, или в сотовой форме является наиболее распространенным способом увеличения площади поверхности активирующей структуры настоящего изобретения, причем такая конфигурация известна в области катализа. По этой причине активирующую структуру настоящего изобретения можно рассматривать подобной катализатору, имеющему аналогичную форму.

В дальнейшем активирующая структура, имеющая форму, подобную форме катализатора, иногда будет называться "активирующей конструкцией" для того, чтобы отличить ее от активирующей структуры в форме частиц, а активирующая конструкция в форме частиц в некоторых случаях будет называться "активирующей конструкцией в форме частиц".

В особом варианте настоящего изобретения активирующие структуры, выполненные в сферической форме, могут быть расположены в конфигурации, в которой энергия, присущая элементу или фториду углерода, образующим активирующую структуру.

В частности, было установлено, что когда активирующие конструкции, образованные в сферической форме, согласно настоящему изобретению, могут быть расположены в вершинах (правильного) треугольника, возникает место со сфокусированной энергией, которым обладают активирующие конструкции в зазоре между активирующими конструкциями и, когда обрабатываемое вещество пропускается через или помещается в место со сфокусированной энергией, вещество может быть активировано (см. примеры 25-28).

Такая конфигурация, как описано выше, позволяет обрабатываемому веществу быть пропущенным через или помещенным в гораздо более широкий зазор.

Отметим, что энергия места со сфокусированной энергией в соответствии с таким особым вариантом невелика по сравнению энергией места со сфокусированной энергией внутри частиц.

В активирующей структуре настоящего изобретения активирующая структура может быть использована для выделения водорода из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или их смеси и сбора выделенного водорода.

В частности, обрабатываемое вещество, обладающее связью O-Н или С-Н, такое как вода (Н-О-Н), перекись водорода (Н-О-О-Н) или углеводород (С-Н), может быть пропущено через или помещено в место со сфокусированной энергией активирующей структуры настоящего изобретения для разрыва связи O-Н или С-Н, в процессе чего может выделяться молекула водорода (Н₂).

Используемый здесь термин "водная среда" означает водные растворы, содержащие компонент или компоненты, растворимые в воде или смешивающиеся с водой, такие как электролиты, включая хлорид натрия, полярные растворители, такие как низшие спирты, сахарины, включая тростниковый сахар, и какие-либо другие компоненты, эмульсии, суспензии и т.п.

В частности, когда в качестве вещества - объекта изобретения выбирается вода или водная среда, их активируют активирующей структурой настоящего изобретения, получая смесевой газ, содержащий водород, кислород и азот. Отделение водорода от образовавшегося смесевого газа с помощью подходящего способа дает смесевой газ, содержащий кислород и азот. Таким образом, обрабатывая воду или водную среду активирующей структурой настоящего изобретения, можно производить воздух (например, в примере 1 мог быть получен смесевой газ с 5 об.% кислорода и 17 об.% азота).

Используемый здесь термин "углеводород" означает углеводород, из которого с использованием активирующей структуры настоящего изобретения может быть выделен водород, и предполагается, что термин включает насыщенные или ненасыщенные алифатические углеводороды, которые могут выделять водород; алифатические спирты, которые могут выделять водород, такие как метанол и этанол, алифатические альдегиды, которые могут выделять водород, бензин и петролейные эфиры.

Очень большое внимание уделяется водороду в качестве топлива, замещенному существующей энергией, представителем которой является ископаемое топливо. Активирующая структура настоящего изобретения может быть использована для выделения водорода из воды и углеводорода, причем водород может селективно производиться без (или почти без) применения какой-либо внешней энергии и без (или почти без) образования каких-либо побочных продуктов.

Настоящее изобретение относится также к аппарату для активации веществ, которые содержат активирующую структуру (включая активирующую структуру в форме частиц или образующуюся активирующую структуру) в качестве реагента и которая активирует обрабатываемое вещество путем пропускания его через или помещения его в место со сфокусированной энергией активирующей структуры.

При создании описанного выше аппарата можно получать различные вещества в простой конфигурации.

В варианте аппарата для активации веществ согласно настоящему изобретению, где в качестве реагента используется активирующая структура или активирующая конструкция в форме частиц, вещество пропускается через или помещается в место со сфокусированной энергией активирующей структуры, активируя таким образом вещество, активирующая структура может быть организована в виде неподвижного слоя или в виде флюидизированного слоя.

Подобно катализатору или чему-либо в этом роде активирующая структура может проявлять эффект активации вещества либо в виде неподвижного слоя, либо в виде псевдоожиженного слоя. Вследствие этого аппарат для активации обрабатываемых веществ различного типа может быть выполнен по типу, аналогичному традиционному типу аппаратов, в которых используется катализатор.

Настоящее изобретение относится также к аппарату для активации веществ, включающему активирующие участки, образованные активирующей конструкцией, в которой создаются активирующие участки так, что между активирующими участками имеется зазор.

Когда аппарат конфигурирован так, как описано выше, обрабатываемое вещество может быть пропущено через или помещено в зазор между активирующими участками с целью активации вещества. При этом, поскольку в качестве места со сфокусированной энергией может быть создан широкий зазор в сравнении с зазором между частицами, возможности конструирования аппарата расширяются.

Использованная здесь фраза "в активирующей конструкции создаются активирующие участки так, что между активирующими участками имеется зазор" означает, что активирующий участок настоящего изобретения образуется в виде кольца, через которое проходит обрабатываемое вещество или в котором находится обрабатываемое вещество; каждый активирующий участок, образованный в сферической форме, размещается в вершине правильного тетраэдра, через который пропускается обрабатываемое вещество или в котором находится вещество, или же активирующие участки, образованные из активирующей структуры настоящего изобретения размещаются в вершинах (правильного) треугольника, через который пропускается обрабатываемое вещество или в котором находится вещество.

При этом варианте предпочтительно, чтобы активирующие конструкции были образованы в сферической форме и размещались в вершинах тетраэдра или в вершинах треугольника как и в случае активирующей структуры в форме частиц по тем же причинам, что и в случае активирующей структуры в форме частиц.

В особом варианте настоящего изобретения предлагается аппарат для активации веществ, который включает в качестве реагента активирующую структуру настоящего изобретения (включая активирующий материал в форме частиц) и который активирует обрабатываемые вещества путем пропускания их через или помещения их в место со сфокусированной энергией активирующей структуры, в результате чего генерируется газ.

При пропускании обрабатываемого вещества, имеющего группу ОН, группу С-Н или подобную группу, через или при помещении такого вещества в активирующую структуру настоящего изобретения, активирующая структура настоящего изобретения может генерировать газ без подвода энергии или с подводом минимального количества энергии, благодаря чему аппарат может быть эффективно использован как компактный газогенератор.

Газогенератор настоящего изобретения может состоять из контейнера для обработки, заполняемого активирующей структурой настоящего изобретения, которая активирует обрабатываемые вещества, генерируя при этом газ, и по меньшей мере, одной пластинчатой активирующей структуры, образованной в контейнере для обработки в таком направлении, чтобы генерируемый газ перемещался вверх.

Такая конфигурация создает конвекцию обрабатываемого вещества в продольном направлении поперечного сечения пластинчатой активирующей структуры. Такая конвекция, как описано выше, повышает вероятность того, что обрабатываемое вещество пройдет через место со сфокусированной энергией в пластинчатой активирующей структуре. Благодаря этому обрабатываемое вещество может быть эффективно активировано.

Приведенное здесь выражение "в таком направлении, чтобы генерируемый газ перемещался вверх" означает вертикальное относительно контейнера направление и не ограничивается, пока конвекция субстрата генерируется в продольном направлении поперечного сечения пластинчатой активирующей структуры. Она не ограничивается также формой пластинчатой активирующей структуры, направлением стороны пластинчатой активирующей структуры и положением размещаемой пластинчатой активирующей структуры.

В частности, активирующая структура (пластинчатая активирующая структура) может быть выполнена в круглой, овальной или прямоугольной форме в плоском направлении, из которых предпочтительна прямоугольная форма. Например, если активирующая структура имеет прямоугольную или овальную форму, длинная сторона (длинная ось) преимущественно размещается в вертикальном направлении относительно контейнера.

Активирующая конструкция в форме пластины может быть введена в контакт с донной или боковой поверхностью контейнера с помощью удерживающего устройства или же может не вводиться в контакт с донной или боковой поверхностью.

Газогенератор, в соответствии с настоящим изобретением, может состоять из контейнера для обработки, заполняемого активирующей структурой настоящего изобретения, которая активирует обрабатываемые вещества, генерируя при этом газ, и пластинчатой активирующей структурой, образованной в контейнере для обработки с целью разделения контейнера в вертикальном направлении.

Когда аппарат сконструирован, как описано выше, поскольку обрабатываемое вещество проходит внутри пластинчатой активирующей структуры, т.е. оно проходит через место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры, вещество может быть эффективно активировано для генерирования газа.

Приведенная здесь фраза "пластинчатой активирующей структурой, образованной в контейнере для обработки с целью разделения контейнера в вертикальном направлении" означает, что контейнер может быть разделен в вертикальном направлении каждой или некоторыми пластинчатыми активирующими структурами.

Газогенератор, в соответствии с настоящим изобретением, может иметь конфигурацию, в которой пластинчатая активирующая структура разделяет контейнер в вертикальном направлении, в сочетании с конфигурацией, в которой по меньшей мере одна пластинчатая активирующая структура образована в этом контейнере для обработки в направлении, обеспечивающем перемещение генерируемого газа вверх.

Такое сочетание увеличивает площадь контакта вещества с пластинчатой активирующей структурой, т.е. вероятность того, что вещество войдет (пройдет через и/или останется в) в место со сфокусированной энергией и будет ускорять активацию вещества благодаря конвекции.

Аппарат для активации веществ описанной выше конфигурации имеет преимущественно конфигурацию, при которой нагреватель для нагрева пластинчатой активирующей структуры, обрабатываемое вещество или и то и другое введены с целью того, чтобы создать принудительную конвекцию вещества. Такая конфигурация позволяет регулировать конвекцию вещества и, таким образом, влиять на скорость активации вещества.

В аппарате для активации веществ, имеющем описанную выше конфигурацию, вместо или в дополнение к конфигурации, при которой имеется нагреватель, циркуляционное устройство для циркуляции вещества в аппарате для активации вещества. Такая конфигурация также делает возможным регулирование конвекции вещества и, таким образом, позволяет влиять на скорость активации вещества.

Далее, в аппарате для активации веществ, имеющем описанную выше конфигурацию, преимущественно имеется приводной механизм, который перемещает контактирующую с веществом поверхность названной активирующей структуры в вертикальном направлении.

Такая конфигурация дает возможность свободно изменять площадь пластинчатой активирующей структуры и, таким образом, надлежащим образом контролировать остановку активации и скорость активации.

Примеры предпочтительного приводного механизма включают, но не ограничиваются ими, вертикальное приводное средство, которое перемещает форму пластины, и внутренний резервуар, расположенный на корпусе аппарата для активации вещества, представляющий собой приводное устройство такого рода как циркулярный насос. Можно также упомянуть подвесное устройство, которое может изменять вертикальное положение пластинчатой активирующей структуры.

В варианте аппарата для активации веществ или газогенератора, соответствующего настоящему изобретению, где в качестве реагента используется пластинчатая активирующая структура или активирующая конструкция в форме пластины и где обрабатываемое вещество пропускают через или помещают в место со сфокусированной энергией активирующей структуры с целью активации вещества, аппарат для активации веществ преимущественно имеет механизм для генерирования турбулентного потока, причем благодаря турбулентному потоку, генерируемому механизмом для генерирования турбулентного потока, вероятность прохождения вещества через место со сфокусированной энергией активирующей структуры преимущественно повышается.

Такое сочетание увеличивает поверхность контакта вещества с пластинчатой активирующей структурой, т.е. вероятность того, что вещество войдет (пройдет через и/или останется в) в место со сфокусированной энергией и, таким образом, создается возможность эффективной активации вещества.

В газогенераторе, соответствующем настоящему изобретению, имеется сепаратор, который отделяет целевой газ из генерируемого газа и позволяет получать его в виде товарного продукта, причем примерами такого сепаратора являются сепаратор, который отделяет газ за счет разницы в плотности между составляющими газ компонентами, газосепаратор состоит из поглотителя или слоя поглотителя, который поглощает определенный газ, и сепаратор, состоящий из мембраны или подобного материала, который пропускает только определенный газ.

Такая конфигурация позволяет отделять и собирать целевой газ из генерируемого газа.

В особом варианте настоящего изобретения воду, перекись водорода, водную среду (например, водный раствор электролита, такой как соляной раствор), углеводород (например, спирт, такой как метанол или бензин) или их смесь пропускают через или помещают в место со сфокусированной энергией активирующей структуры для выделения и сбора водорода.

Такая конфигурация позволяет создать аппарат для производства водорода из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или из их смеси с помощью существенно простой конфигурации даже без аппарата для обработки побочного продукта. В частности, когда в качестве вещества - объекта изобретения используется вода или водная среда, может быть получена активированная вода, такая, которая получается в случае электролиза воды (вода с щелочным ионом или сильнокислая вода), или омагниченная вода, которые могут быть эффективно использованы в различных областях. Таким образом, может быть создан аппарат для активации воды или водной среды без или почти без применения внешней энергии, например электроэнергии.

В генерирующей водород системе может быть также эффективно использован генерирующий водород газогенератор. В частности, он может быть эффективно использован в различных энергогенерирующих аппаратах (двигателях, включая двигатели внутреннего сгорания и двигатели внешнего сгорания), особенно в транспортных двигателях.

В другом варианте газогенератора настоящего изобретения обрабатываемым веществом является вода, перекись водорода, водная среда или их смесь, которые пропускают через или помещают в месте со сфокусированной энергией для генерирования смесевого газа, содержащего водород, кислород и азот.

Хотя причина того, почему генерируется азот, до сих пор не известна, в результате многочисленных экспериментов по активации обрабатываемого вещества, такого как вода, перекись водорода и водная среда с использованием аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением было доказано, что дополнительно к генерированию водорода генерируется смесевой газ, содержащий кислород и азот (см. следующий пример 1). Более того, объемное отношение кислорода к азоту равно приблизительно 5,17, что близко к составу воздуха. Следовательно, аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением может производить воздух из такого материала без подвода энергии или с подводом очень небольшого количества энергии.

В соответствии с другим вариантом настоящего изобретения, предложен способ активации вещества, состоящий в пропускании обрабатываемого вещества через или помещении обрабатываемого вещества в место со сфокусированной энергией активирующей структуры настоящего изобретения с целью активации вещества.

Согласно способу активации вещества, к обрабатываемому веществу может быть приложена энергия без подвода какой бы то ни было внешней энергии с помощью существенно простого способа активации вещества с использованием места со сфокусированной энергией активирующей структуры настоящего изобретения.

Например, активирующая структура настоящего изобретения может активировать жидкое топливо, понижая в нем таким образом суммарное количество углеводорода и повышая тем самым топливный коэффициент.

Активирующая структура настоящего изобретения может также разлагать этилен, выделяемый овощами или фруктами и, таким образом, может быть эффективно использована в качестве агента, поддерживающего свежесть овощей и фруктов.

Кроме того, активирующая структура настоящего изобретения может разлагать вредные газы, такие как диоксид углерода, оксиды азота и сигаретный дым и, таким образом, она может быть эффективно использована в аппарате для удаления этих веществ.

В способе активации вещества согласно настоящему изобретению вода, перекись водорода, водная среда (например, водный раствор электролита, такой как соляной раствор), углеводород (например, спирт, такой как метанол или бензин) или их смесь пропускают через или помещают в место со сфокусированной энергией активирующей структуры для выделения и получения в виде товара водорода.

Такая конфигурация позволяет создать аппарат для производства водорода из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или их смеси с помощью, существенно, простой конфигурации даже без аппарата для обработки побочного продукта. В частности, когда в качестве вещества - объекта изобретения используется вода или водная среда, может быть получена активированная вода, такая, которая получается в случае электролиза воды (вода с щелочным ионом или сильно кислая вода), или омагниченная вода, которые могут быть эффективно использованы в различных областях. Таким образом, может быть создан аппарат для активации воды или водной среды без или почти без подвода внешней энергии, например электроэнергии.

Согласно еще одному варианту настоящего изобретения, предложен способ производства активирующей структуры, который включает:

(a) приготовление частиц, состоящих в основном из одного элемента, выбираемого из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий, или из фторида углерода;

(b) антистатическую обработку частиц, полученных на стадии (1);

(c) помещение частиц, подвергнутых антистатической обработке на стадии (в), в положение, в котором происходит усиление энергии волнового движения, с последующим спеканием.

При такой конфигурации активирующая структура настоящего изобретения может быть приготовлена легко и с хорошей воспроизводимостью.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет чертеж, демонстрирующий пример организации активирующей структуры настоящего изобретения, где фиг.1(а) целиком относится к примеру активирующей структуры настоящего изобретения, фиг.1(b) демонстрирует пример базовой конфигурации активирующей структуры настоящего изобретения, показанной на фиг.1(а), и фиг.1(с) является общим видом, демонстрирующим еще один пример активирующей структуры настоящего изобретения.

Фиг.2(а) и фиг.2(b) представляют электронно-микроскопическую фотографию, показывающую форму частицы, образующей активирующую структуру настоящего изобретения и форму частицы сравнения, соответственно.

Фиг.3 представляет чертеж, демонстрирующий пример предпочтительных вариантов активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением, где фиг.3(а) является общим видом, показывающим конфигурацию перед тем, как активирующая структура настоящего изобретения образовалась в I-форме; фиг.3(b) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в L-форме; фиг.3(с) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в U-форме; и фиг.3(d) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в S-форме.

Каждая из фиг.4(а) - фиг.4(с) представляет электронно-микроскопическую фотографию, демонстрирующую форму частиц, образующих активирующую структуру настоящего изобретения и форму частиц сравнения.

Каждая из фиг.5(а) - фиг.5(f) представляет общий вид, демонстрирующий пример еще одной формы активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6(а) - фиг.6(f) представляют поперечные разрезы, демонстрирующие формы поперечного сечения активирующей структуры, приведенной на фиг.5(а) - фиг.5(f) (где показан остов), соответственно.

Фиг.7 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ, которыми заполнены активирующие структуры настоящего изобретения (по типу псевдоожиженного слоя).

Фиг.8 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.9 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.10(а) и фиг.10(b) представляют поперечные разрезы, каждый из которых демонстрирует пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.11 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.12 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.13(а) и фиг.13(b) представляют поперечные разрезы, каждый из которых демонстрирует пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.14 представляет поперечный разрез, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ (газогенератора), в котором используются пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения.

Фиг.15 представляет общий вид, демонстрирующий пример, где пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения непосредственно нагревают.

Фиг.16 представляет общий вид, демонстрирующий еще один пример, где пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения непосредственно нагревают.

Фиг.17(а) - фиг.17(d) являются чертежами, демонстрирующими еще один вариант аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, где фиг.17(а) представляет поперечный разрез аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, а каждый из фиг.17(b) - фиг.17(d) является схематическим видом, демонстрирующим пример заполнения активирующими структурами в аппарате на фиг.17(а).

Фиг.18 представляет схематический вид, демонстрирующий пример генерирующей водород системы, включающей аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.19 представляет общий вид, демонстрирующий пример аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, используемого для тонкой разбивки кластеров воды.

Фиг.20 демонстрирует эксперимент по разложению воды в настоящем изобретении.

Фиг.21(а) - фиг.21(с) представляют ультрафиолетовые спектры, показывающие результаты активации воды с использованием аппарата для активации веществ, изображенного на фиг.19, где фиг.21(а) представляет УФ-спектр воды перед активацией, фиг.21(b) представляет УФ-спектр воды после активации с использованием аппарата для активации веществ, изображенного на фиг.19, и фиг.21(с) представляет УФ-спектры перед и после активации.

Фиг.22 представляет поперечный разрез, демонстрирующий традиционный аппарат для производства электролизованной воды, где фиг.22(а) представляет схематический вид, демонстрирующий аппарат для электролиза воды, фиг.22(b) представляет схематический вид, демонстрирующий пример аппарата для производства воды с щелочным ионом и фиг.22(с) представляет схематический вид, демонстрирующий пример аппарата для производства сильнокислой воды.

Фиг.23 представляет поперечный разрез, схематически изображающий традиционный аппарат для магнитной обработки воды.

Наилучшие варианты осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано со ссылками на приложенные чертежи. Прежде всего базовая конфигурация активирующей структуры настоящего изобретения со ссылками на фиг.1 и 2. (Активирующая структура)

Фиг.1 представляет чертеж, демонстрирующий пример организации активирующей структуры настоящего изобретения, где фиг.1(а) целиком посвящено, примеру активирующей структуры настоящего изобретения, фиг.1(b) демонстрирует пример базовой конфигурации активирующей структуры настоящего изобретения, показанной на фиг.1(а), и фиг.1(с) является общим видом, демонстрирующим еще один пример активирующей структуры настоящего изобретения. Фиг.2(а) и фиг.2(b) представляют электронно-микроскопическую фотографию, показывающую форму частицы, образующей активирующую структуру настоящего изобретения и форму частицы сравнения, соответственно.

Образующие элементы

Активирующая структура настоящего изобретения образована единственным элементом, выбираемым из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий. Выбор этих элементов является следствием многочисленных экспериментов изобретателя настоящей заявки, которые будут описаны ниже. Из этих элементов титан и никель являются металлическими элементами, у которых число электронов, вращающихся по наиболее удаленной орбите ядра (М, N), равно двум, и они являются элементами, которые трудно окислить. Самарий является редкоземельным элементом, у которого число электронов, вращающихся по наиболее удаленной орбите ядра (М, N), равно двум, и он является элементом, который трудно окислить. Никель и самарий характеризуются также тем, что они обладают высокой магнитной силой.

Согласно настоящему изобретению, в активирующей структуре один из названных элементов используется индивидуально, а его чистоту выбирают должным образом в зависимости от типов используемых элементов и типов активируемых веществ. Например, в том случае, когда для активации воды с целью генерирования водорода и кислорода в качестве активирующей структуры настоящего изобретения используется кремний, чистота кремния не ниже 90% и предпочтительно не ниже 95%. Еще предпочтительнее более высокая чистота. Что касается элементов, образующих активирующую структуру настоящего изобретения, отличных от кремния, т.е. титана, никеля и самария, их чистота такая же, как и чистота кремния. Обычно активирующая структура настоящего изобретения образуется единственным элементом, таким как кремний, но активирующая структура настоящего изобретения может быть образована комбинацией элементов.

Названные элементы в активирующей структуре настоящего изобретения гранулированы с целью использования их в виде гранул. Исходя из легкости гранулирования, предпочтительно, гранулировать элементы в виде сферических гранул, в частности правильных гранулярных гранул, частиц или зерен. В этом случае используют, преимущественно, частицы с размером от 5 до 89 μм. Частицы с размером менее 5 μм приготовить сравнительно трудно и, когда они расположены в заданных положениях, становится довольно трудно пропускать обрабатываемое вещество через пространство (зазор) между частицами, которое представляет собой место со сфокусированной энергией, которое будет подробно описано далее. И наоборот, если размер частицы превышает 80 μм, энергия, достаточная для активации вещества, когда частицы расположены в заданном положении, генерироваться между частицами не может. Вообще говоря, когда размер частицы превышает 150 μм, генерирование энергии для активации вещества в соответствии с настоящим изобретением возможно лишь с трудом.

Предпочтительно как можно более узкое распределение частиц. В частности, в результате многочисленных экспериментов изобретателя настоящей заявки было доказано, что значительный эффект может быть получен в том случае, когда вариация в размере частиц лежит в пределах ±15 μм (т.е. предел погрешности размера частиц не более 30 μм).

Способ гранулирования специфического элемента в названную выше форму не является в настоящем изобретении существенно ограничительным и может быть применен любой из широко известных в области катализаторов способов гранулирования. С точки зрения простоты производства, удобства производства и возможности того, чтобы форма частиц могла быть относительно однородной, предпочтителен метод газового распыления. Однако, если возможно получение названных выше частиц, активирующая структура настоящего изобретения не ограничивается особым образом частицами, образованными с помощью метода газового распыления, и могут, например, быть использованы способы гранулирования, включающие такие традиционные способы как золь-гелевый и струйно-пульверизационный методы.

Как показано на фиг.1, в настоящем изобретении частицы Р, образованные элементом, выбранным из кремния, титана, никеля и самария, как описано выше, расположены в положении, в котором происходит усиление энергии волнового движения.

В частности, каждый элемент, образующий активирующую структуру настоящего изобретения, имеет собственную частоту, выражаемую формулой: E=hν (где Е есть энергия ионизации (eV), свойственная каждому элементу, h есть постоянная Планка и ν частота), например, во время ионизации, и эти элементы, которые могут образовывать активирующую структуру настоящего изобретения, воспринимают колебания, порождаемые электромагнитными полями. Порождаемые электромагнитными полями колебания обладают заданными флуктуациями. Из этого факта можно заключить, что каждый из элементов, образующих активирующую структуру настоящего изобретения, имеет собственные колебания даже в нормальном состоянии и что при расположении частиц Р в конфигурации, где эффективно производятся колебания, свойственные каждому элементу, веществу, пропускаемому через или помещенному в образованное между частицами пространство S, передается колебательная энергия, в результате чего вещество активируется.

Таблица 1ЭлементЭнергия ионизации (eV)Частота (×10¹⁵ Гц)Si8,1441,971Ni7,631,846Ti6,821,649Sm5,631,361

Наряду с этим, хотя причины того, почему проявляются подобные функции и эффекты до сих пор не известны, в результате многочисленных экспериментов изобретателя настоящей заявки было установлено, что фторид углерода (CF) также проявляет те же функции и эффекты, что и названные выше металлические элементы. В результате этого активирующая структура в соответствии с настоящим изобретением должна включать частицы, образованные фторидом углерода.

Настоящее изобретение было выполнено, основываясь на этом выводе, и было подтверждено многочисленными опытами, и при этом было установлено, что в предположении, что частицы имеют существенно один и тот же размер (правильные сферические частицы, имеющие один и тот же диаметр), они, например, размещаются в вершинах треугольника, предпочтительно, в вершинах правильного треугольника, как показано на фиг.1(b). В частности, в процессе прохождения вещества через или нахождения его в пространстве S (месте со сфокусированной энергией) между частицами Р, образованными специфическим элементом, веществу передается высокая энергия с помощью колебаний и флуктуации, свойственных элементу, образующему активирующую структуру настоящего изобретения.

В настоящем изобретении частицы, образуемые специфическим элементом, расположены, как описано выше, в специфической конфигурации. На практике, поскольку частицы не обязательно являются правильными сферами и поскольку размер каждой частицы не всегда один и тот же, трудно строго разместить частицы в вершинах правильного треугольника. Используемая здесь фраза "частицы расположены в вершинах треугольника" включает такой интервал погрешности и предполагает такое расположение, при котором частицы расположены в конфигурации, как показано, например, на фиг.2(b). Отметим, что на фиг.2(а) показано, что частицы Р, образованные с помощью газораспылительного метода, просеяны на 52-μм сите и проходящие через сито частицы (однородные по размеру) собраны и упорядочены.

Как показано на фиг.1(b), в том случае, когда частицы расположены в вершинах правильного треугольника, треугольник, образованный в пространстве S между частицами Р, т.е. каждая вершина представляет собой точку пересечения касательных частиц, должен иметь углы не более 90 град., предпочтительно от 39 до 70,5 град. и, идеально, близко к 60 град.

Было обнаружено, что наибольшая активность проявляется в том случае, когда частицы расположены в вершинах правильного тетраэдра, как показано на фиг.1(d). В частности, тетраэдрическую конфигурацию можно рассматривать как конфигурацию, в которой располагаются четыре (правильные) треугольные конфигурации и при этом треугольной конфигурацией является конфигурация, в которой в процессе того, как вещество проходит через или находится в пространстве S (место со сфокусированной энергией) между частицами Р, образованными специфическим элементом, веществу передается высокая энергия с помощью колебаний и флуктуации, свойственных элементу, образующему активирующую структуру настоящего изобретения. В этом случае возникает значительно большая область со сфокусированной энергией. В настоящем изобретении подобно расположению в виде (правильного) треугольника частицы, образованные специфическим элементом, располагаются в специфической конфигурации, как это описано выше. На практике, поскольку частицы не обязательно являются правильными сферами и поскольку размер каждой частицы не всегда один и тот же, трудно строго разместить частицы в вершинах правильного тетраэдра. Используемая здесь фраза "частицы расположены в вершинах правильного тетраэдра" включает такой интервал погрешности и предполагает такое расположение, при котором частицы расположены в положении, как показано, например, на фиг.2(b). Отметим, что на фиг.2(b) показано, что частицы Р, образованные с помощью газораспылительного метода, просеяны на 52-μм сите и проходящие через сито частицы (однородные по размеру) собраны и упорядочены.

Аналогично случаю того варианта, в котором частицы расположены в вершинах (правильного) треугольника, в случае (правильного) треугольника, образующего (правильный) тетраэдр, треугольник, образованный в пространстве S между частицами Р, т.е. когда каждая вершина является точкой пересечения касательных частиц, должен иметь углы не более 90 град., предпочтительно от 39 до 70,5 град. и, идеально, близко к 60 град.

Конфигурация, при которой происходит усиление энергии волнового движения, не ограничивается специфическим образом конфигурацией вершин правильного тетраэдра, если она является конфигурацией, при которой в процессе прохождения вещества через или нахождения его в пространстве S (месте со сфокусированной энергией) между частицами Р, образованными специфическим элементом, веществу передается высокая энергия с помощью колебаний и флуктуации, свойственных элементу, образующему активирующую структуру настоящего изобретения. В частности, например, как показано на фиг.2(b), если частицы, каждая из которых имеет неправильную форму, расположены произвольным образом, свойственные каждому элементу колебания взаимно погашаются, что затрудняет генерирование высокой энергии в существующем между частицами пространстве и, в свою очередь, не приводит к активации вещества. Отметим, что частицы, изображенные на фиг.2(b), образованы пульверизацией исходного материала, прилипающего к газораспылительной камере, с последующим просеиванием на 52-μм сите и проходящие через сито частицы (однородные по размеру) собраны и упорядочены.

Активирующая структура настоящего изобретения может также активировать обрабатываемое вещество даже в условиях темноты, т.е. в условиях отсутствия воздействия света, и в этом отношении отличается от традиционного фотокатализатора. Например, активирующая структура настоящего изобретения может находиться внутри светонепроницаемого корпуса, образуя аппарат для активации обрабатываемых веществ.

Пластинчатая активирующая структура

В предпочтительном варианте настоящего изобретения предлагается пластинчатая активирующая структура. Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения будет описана со ссылками на фиг.3 и 4.

Фиг.3 представляет чертеж, демонстрирующий пример предпочтительных вариантов активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением, где фиг.3(а) является общим видом, показывающим конфигурацию перед тем, как активирующая структура образовалась в I-форме; фиг.3(b) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в L-форме; фиг.3(с) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в U-форме; и фиг.3(d) является общим видом, показывающим конфигурацию, при которой активирующая структура настоящего изобретения образована в S-форме. Каждая из фиг.4(а) - фиг.4(с) представляет электронно-микроскопическую фотографию, демонстрирующую форму частиц, образующих активирующую структуру настоящего изобретения и форму частиц сравнения.

Конфигурация пластинчатой активирующей структуры

Активирующая структура настоящего изобретения может быть образована формованием описанных выше частиц с помощью любого из разнообразных способов формования, таких как компрессионное формование и спекание. В частности, прежде всего, как показано на фиг.1, частицы Р, образованные одним элементом, выбранным из кремния, титана, никеля и самария или из фторида углерода, помещены в положение, в котором происходит усиление энергии волнового движения, обычно при этом частицы Р располагаются в вершинах правильного треугольника, преимущественно в вершинах правильного тетраэдра. Вследствие этого расположенные таким образом частицы нагреваются, например, до температуры ниже температуры плавления элемента или фторида углерода, образующих частицы Р, и сжимаются. В результате этого может образоваться пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, как показано на фиг.3(b).

В зависимости от конфигурации аппарата для активации веществ, образованного пластинчатой активирующей структурой, которая будет описана ниже, активирующая структура может быть образована в L-форме, как показано на фиг.(b), U-форме, как показано на фиг.3(с) или S-форме, как показано на фиг.3(а). Форма предполагаемой пластинчатой активирующей структуры не ограничивается при условии, что она имеет заданную толщину, длину и ширину. При этом используемые здесь термины "L-форма, U-форма и S-форма" не предполагают, что пластинчатая активирующая структура имеет "L-форму, U-форму и S-форму" в строгом смысле слова. Например, U-форма может иметь угол, т.е. японскую букву "КО".

Как показано на фиг.4(а), в пластинчатой активирующей структуре настоящего изобретения, как описано выше, между частицами образуется множество пространств S, выполняющих роль мест со сфокусированной энергией (описание предпочтительного варианта пространства S, который аналогичен варианту, описанному выше, будет опущен). В частности, активирующие эффекты аналогичные тем, которые описаны выше, могут проявляться при размещении частиц Р в конфигурации, при которой имеет место усиление энергии волнового движения, свойственного образующим частице элементу или фториду углерода.

Напротив, если частицы разместить в конфигурации, выходящей за пределы определения настоящего изобретения, т.е. разместить их произвольно, как показано на фиг.4(b) и фиг.4(с), даже если между частицами образованы зазоры, активирующие эффекты, присущие активирующей структуре настоящего изобретения, проявиться не смогут.

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь любой размер в зависимости от предполагаемого применения. Для целей эффективного направления обрабатываемого вещества к месту со сфокусированной энергией, как это определено в настоящем изобретении (нахождение обрабатываемого вещества в этом месте или прохождение через него), толщина обычно составляет от 350 до 1500 μм и, преимущественно, от 500 до 1000 μм (в частности, предпочтение отдается такой толщине, при которой от 5 до 15 слоев частиц, образующих активирующую структуру настоящего изобретения, образуют ламинированную структуру).

Если толщина меньше указанного выше диапазона, необходимо уделять много внимания обращению с пластинчатой активирующей структурой, чтобы избежать разрушения активирующей структуры. В то же время, если толщина превосходит указанный диапазон, обрабатываемое вещество направляется к месту со сфокусированной энергией неудовлетворительным образом.

Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения обладает пористостью преимущественно в пределах от 45 до 60% от общей структуры и, в частности приблизительно 50%. Когда используют пластинчатую активирующую структуру, имеющую пористость в названных пределах, обрабатываемое вещество может быть введено в место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры при относительно низкой скорости потока (давлении) обрабатываемого вещества. Если пористость больше названного диапазона, для обработки вещества требуется более высокое давление и при этом существует возможность того, что пластинчатая активирующая структура окажется разрушенной, что приведет к блокированию места со сфокусированной энергией загрязнениями. В то же время, если пористость пластинчатой активирующей структуры меньше названного диапазона, потребуется значительное время для прохода вещества через или для нахождения вещества месте со сфокусированной энергией, что в значительной степени затруднит активацию вещества. Наиболее предпочтительна пористость пластинчатой активирующей структуре, близкая к 50%.

Активирующая структура, имеющая другие формы

В предпочтительном варианте настоящего изобретения пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может быть образована в различных формах, отличных от описанных выше. Пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения описывается далее со ссылками на фиг.5 и 6.

Каждая из фиг.5(а) - фиг.5(f) представляет общий вид, демонстрирующий пример еще одной формы активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением. Фиг.6(а) - фиг.6(f) представляют поперечные разрезы, демонстрирующие формы поперечного сечения активирующей структуры, приведенной соответственно на фиг.5(а) - фиг.5(f), где показан остов.

Как показано на фиг.5, пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может быть выполнена в различных формах, отличных от форм, описанных выше. В частности, пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения может иметь форму звезды (форму конфетти) (фиг.5(а)), форму диска (фиг.5(b)), причем пластинчатая форма имеет, по меньшей мере, одну пору (фиг.5(с)), сферическую форму (фиг.5(f)), сотовую форму и т.п.

В частности, активирующая структура (активирующая конструкция) настоящего изобретения образуется в форме и с размером, аналогичных форме и размеру традиционного катализатора, в связи с чем с ней можно обращаться аналогично тому, как с традиционным катализатором. Для традиционного реактора, в котором используется традиционный катализатор, также может быть полезным аппарат для активации веществ, в котором используется активирующая структура настоящего изобретения.

Наряду с этим, как, например, показано на фиг.6(а) - фиг.6(f), активирующие структуры настоящего изобретения, каждая из которых имеет конфигурацию, приведенную на фиг.5(а) - фиг.5(f), могут быть образованы на остове, выполненном из металла, имеющего низкую химическую активность или высокую удельную теплоемкость. В некоторых случаях, при таком описанном выше образовании активирующая структура настоящего изобретения может быть приготовлена при малых расходах. Альтернативным образом, при использовании в качестве остова металла с высоким коэффициентом теплопередачи можно легко достичь теплообмена с веществом.

В качестве способа нанесения активирующей структуры настоящего изобретения на остов может быть использован любой из традиционных способов, такой как метод проката и флюидизирования и метод распылительной сушки.

Приготовление активирующей структуры

В числе активирующих структур настоящего изобретения, ниже будет описан способ приготовления пластинчатой активирующей структуры или активирующей конструкции настоящего изобретения.

Приготовление частиц: стадия а

Сначала приготовляют частицы, состоящие из заданного элемента или фторида углерода, которые составляют базовую единицу активирующей структуры настоящего изобретения.

В частности, вначале приготовляют частицы сферической формы, в частности частицы правильной сферической формы, используя любой способ, известный в области производства катализаторов, такой как газораспылительный метод и золь-гелевый метод.

Антистатическая обработка: стадия b

Далее, с целью облегчения расположения частиц образовавшиеся частицы подвергают антистатической обработке. В частности, образованные частицы не могут быть расположены в заданном положении из-за адгезии между частицами или отталкивания частиц за счет статического электричества.

По этой причине при проведении антистатической обработки используют как катион, так и анион.

Спекание: стадия с

Частицы, подвергнутые антистатической обработке, как описано выше, располагают, как показано на фиг.1(а), и спекают с образованием заданной формы. Что касается условий спекания в этом случае, температура не выше температуры плавления элемента или фторида углерода, используемых для образования активирующей структуры, и лежит в пределах, пригодных для спекания частиц (например, от 1200 до 1300°С для спекания кремния), время спекания от 2,5 до 3,5 час и давление при спекании от 12 до 25 МПа. Следует отметить, что, поскольку с фторидом углерода нежелательно проводить процесс спекания, активирующую структуру, содержащую фторид углерода, можно приготовить с использованием метода CIP (метода холодного объемного прессования).

При проведении описанного выше процесса спекания может быть получена пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения, уложенная, как показано на фиг.1(b), и имеющая форму, как показано на фиг.3 или фиг.4(а). Аналогичным образом может быть приготовлена активирующая структура (активирующая конструкция) в соответствии с настоящем изобретением, имеющая форму, отличную от пластинчатой.

Образование пластинчатой активирующей структуры или активирующей конструкции настоящего изобретения характеризуется спеканием частиц без использования связующего в отличие от обычного метода спекания. В частности, процесс спекания с использованием какого-либо из традиционно известных связующих затрудняет создание пространств S, т.е. затрудняет организовать место со сфокусированной энергией для создания пластинчатой активирующей структуры или активирующей конструкции настоящего изобретения, поскольку имеются опасения, что загрязнения, вносимые связующим, будут липнуть, дезактивируя частицы. Естественно, если частицы могут быть размещены как определено в настоящем изобретении и если прилипание связующего на поверхности может быть предотвращено, частицы можно спекать и в присутствии связующего. Таким образом, настоящее изобретение не ограничено использованием или не использованием связующего. В том случае, когда связующее используется, температура спекания не ниже, чем температура разложения связующего.

Характеристики пластинчатой активирующей структуры и активирующей конструкции

Приготовленная таким образом пластинчатая активирующая структура или активирующая конструкция, которая имеет заданную форму, имеет преимущество перед активирующей структурой настоящего изобретения, образованной в виде частиц, с точки зрения легкости обращения с ней и легкости конструирования аппарата.

Ниже будет описана активация вещества и аппарат для активации веществ с использованием активирующей структуры настоящего изобретения.

Активация веществ

Обрабатываемое вещество

Термин "вещество, обрабатываемое активирующей структурой настоящего изобретения (вещество - объект изобретения)" включает такие вещества, которые взаимодействуют (проходят через или находятся в) с местом со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения с целью быть активированными. В частности, обрабатываемыми веществами является такие вещества, которые обладают текучестью и которые могут быть пропущены через место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения, такие как порошки, газы и жидкости. Обычно такими веществам являются жидкости, такие как, вода и органические растворители и газы, такие как водяной пар и воздух.

Производство водорода

В предпочтительном варианте настоящего изобретения в качестве обрабатываемого вещества могут быть упомянуты вода, перекись водорода, водная среда, углеводород или их смесь, которые могут быть пропущены через частицы, образующие активирующую структуру, или удержаны в месте со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры или активирующей конструкции настоящего изобретения с целью генерирования водорода.

В этом варианте термин "водная среда" используется для обозначения водных растворов, содержащих компонент или компоненты, растворимые в воде или смешивающиеся с водой, такие как электролиты, включая хлорид натрия, полярные растворители, такие как низшие спирты, сахарины, включая тростниковый сахар, и какие-либо другие компоненты, эмульсии, суспензии и т.п. Предполагаемый для использования углеводород также особым образом не ограничен, если только при его пропускании через частицы его связи С-Н и С-ОН могут освобождать водород, и примерами его является широкий ряд углеводородов, таких как алифатические спирты, например метанол и этанол, и углеводородные смеси, такие как бензин и петролейные эфиры.

Предварительная обработка: удаление загрязнений, нагревание и т.д.

Жидкое обрабатываемое вещество, как описано выше, может быть должным образом выбрано в зависимости от предполагаемого применения. Если в жидком веществе имеются загрязнения, которые могут заблокировать место со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения (например, такие загрязнения как песок или мелкие частицы, содержащиеся в морской воде, если в качестве вещества - объекта изобретения используется морская вода), вещество - объект изобретения может быть с успехом пропущено через активирующую структуру настоящего изобретения после удаления загрязнений путем их агрегации, отстаивания и т.п. Возможно также нагревание жидкости с помощью нагревателя и последующее пропускание ее через активирующую структуру настоящего изобретения.

При взаимодействии воды или углеводорода в качестве вещества - объекта изобретения с местом со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения, как описано выше, испытуемому веществу может быть передана энергия более высокая, чем энергия связи O-Н или связи С-Н, с выделением водорода (Н). Выделенный атом водорода, как описано выше, может быть легко собран в виде молекулярного водорода (H₂) с использованием известных способов.

Активация воды

Вода или водная среда, такая как раствор электролита, могут быть активированы активирующей структурой настоящего изобретения. Способ активации воды грубо подразделяется на два способа: (1) способ, в котором воду или водную среду непосредственно пропускают через или помещают в месте со сфокусированной энергией в активирующей структуре настоящего изобретения и (2) способ, в котором водную среду пропускают через или помещают в паз между или среди активирующих участков, образованных активирующей структурой настоящего изобретения. Способ (1) преимущественно предназначен для приготовления электролизованной воды или для увеличения количества растворенного в воде кислорода. Способ (2) предназначен для тонкого разбиения кластера воды. В рамки настоящего изобретения входит также активация воды с помощью комбинацией способов, обозначенных (1) и (2).

В частности, в способе (1), если вода или водная среда может быть пропущена через активирующую структуру в качестве вещества - объекта изобретения, активированная вода может быть успешно использована в качестве электролизованной воды (воды с щелочным ионом или сильнокислой воды), как если бы она была использована традиционным образом (относительно приготовления электролизованной воды см. колонну аппарата для активированной воды, которая будет описана ниже). В этом случае в отличие от традиционного аппарата, в котором при электролизе и омагничивании воды используется большое количество энергии, вода может быть активирована без использования большого количества энергии.

С другой стороны, в способе (2) активирующие структуры настоящего изобретения помещены за пределами прохода с целью активации воды (возбуждения воды) с образованием зазора между активирующим участком, образованным активирующими структурами настоящего изобретения. Когда вода или водная среда пропускается через проход, кластер воды может быть тонко разбит (возбуждение воды). Преимуществом этого способа активации воды является то, что кластер воды может быть тонко разбит без введения воды в контакт с активирующим участком, в то время как в традиционном способе для того, чтобы тонко разбить кластер воды, используется магнитный металл.

Активация других веществ

Наряду с производством водорода и активации воды, активирующая структура настоящего изобретения может иметь широкий круг различных приложений, таких как разложение этилена, удаление агрессивных запахов типа сигаретного дыма, удаление вредных компонентов из выхлопных газов, таких как газы, выбрасываемые автомобилем или дымоходами, изменение вкуса спиртных напитков, таких как вино.

Кроме того, при помещении активирующей структуры настоящего изобретения в смесительную линию двигателя внутреннего сгорания, использующего в качестве топлива бензин или дизельное топливо происходит активация топлива, такого как бензин или дизельное топливо, которое является веществом - объектом изобретения. Это снижает общее количество углеводорода и повышает топливный коэффициент.

В частности, согласно эксперименту изобретателя настоящей заявки, когда газообразный этилен пропускали в качестве текучей среды, являющейся веществом - объектом изобретения, через активирующую структуру (место со сфокусированной энергией в активирующей структуре и зазор между активирующими структурами), наблюдалось генерирование воды. Таким образом, было доказано, что активирующая структура настоящего изобретения может быть также использована в виде любой текучей среды, не являющейся жидкостью.

В частности, когда активирующую конструкцию, полученную путем придания активирующей структуре настоящего изобретения сферической формы, помещают в вершинах (правильного) треугольника или (правильного) тетраэдра и газ, такой как сигаретный дым или газообразный этилен, пропускают через зазор, происходит разложение газа. По этой причине активирующая структура, образованная как описано выше, может быть эффективно использована в аппарате для удаления агрессивного запаха (сигаретного дыма) в домашних условиях или в автомобиле, или в устройстве для сохранения свежести овощей и фруктов в холодильнике и т.д.

Наряду с этим при установке активирующей структуры настоящего изобретения в различных дымоходах, таких как топки, печи и химические установки, вредные вещества в дымоходах, такие как диоксид углерода, оксиды азота и оксид серы, также подвергаются разложению.

В частности, можно предположить, что, когда активирующие участки образованы активирующей структурой настоящего изобретения, внутри которой имеется место с высокой фокусированной энергией, и когда они расположены в вершинах (правильного) треугольника или (правильного) тетраэдра, аналогичное место со сфокусированной энергией появится в зазоре между или среди активирующих участков.

Если активирующие участки образованы активирующей структурой настоящего изобретения в виде кольца, можно полагать, что в зазоре образуются бесчисленные правильные треугольники. Таким образом, такая организация активирующего участка также входит в рамки настоящего изобретения.

Активирующая структура в соответствии с настоящим изобретением, проявляющая, как описано выше, прекрасные эффекты, передает веществу, проходящему через частицы, образованные специфическим элементом, или находящемуся в частицах, высокую энергию, а активирующая структура в соответствии с настоящим изобретением, проявляющая прекрасные эффекты, может быть организована аналогично традиционному катализатору, образуя аппарат для активации веществ.

Вариант 1 аппарата

Вариант пластинчатой активирующей структуры и активирующей конструкции

Например, в случае пластинчатой активирующей структуры активирующую структуру настоящего изобретения помещают в качестве реагента в виде псевдоожиженного слоя, как это обычно принято в области катализаторов или как показано на фиг.7, активирующую структуру Р настоящего изобретения помещают в качестве реагента в емкость, имеющую вход и выход, образуя таким образом реактор R с псевдоожиженным слоем, и пропускают через реагент или оставляют в нем газообразное вещество или жидкое вещество в качестве вещества - объекта изобретения, в процессе чего вещество активируется.

Активирующая конструкция настоящего изобретения, такая как та, которая образована как показано на фиг.5(а) - фиг.5(f), может также активировать вещество в неподвижном слое, как традиционные частицы катализатора, или в состоянии псевдоожиженного слоя, как показано на фиг.7.

В том случае, когда аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением образован неподвижным слоем или псевдоожиженным слоем, когда имеется механизм для создания турбулентного потока (не показан) для генерирования турбулентного течения вещества, поверхность контакта вещества с активирующей структурой или активирующей конструкцией, показанной на фиг.5(а) - фиг.5(f), т.е. вероятность того, что обрабатываемое вещество находится в месте со сфокусированной энергией или проходит через место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры (конструкции), повышается, что создает возможность намного более эффективной активации вещества.

Как хорошо известно на практике, в рамки изобретения входит также предварительная обработка обрабатываемого вещества, например, активирующей конструкцией, показанной на фиг.5(а) - фиг.5(f), с последующей обработкой активирующей структурой с более тонкой формой частиц по сравнению с частицами для предварительной обработки, например более тонкой активирующей конструкцией, показанной на фиг.5(а) - фиг.5(f), с целью значительно большей активации вещества.

Вариант 2 аппарата

Вариант пластинчатой активирующей структуры: обработка

Вариант приводит пример того, как активирующую структуру настоящего изобретения, образованную в виде пластины (пластинчатой активирующей структуры), используют в аппарате для активации веществ. Вариант далее описывается со ссылками на фиг.8-14.

Каждая из фиг.8-14 представляет поперечный разрез, демонстрирующий аппарат для активации веществ, в котором используется пластинчатая активирующая структура настоящего изобретения для активации подвижной среды и имеется дополнительный нагреватель.

Как показано на фиг.8-14, аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением в основном состоит из обработочного резервуара 2 для обработки вещества, в котором находится пластинчатая активирующая структура или структуры.

Аппарат для активации веществ, представленный на фиг.8, представляет собой аппарат для активации веществ, имеющих базовую конфигурацию, в которой жидкость обрабатывается в качестве вещества - объекта изобретения пластинчатой активирующей структурой настоящего изобретения, где аппарат 1 для активации веществ, представленный на фиг.8(а), является одним из вариантов настоящего изобретения, где пластинчатые активирующие структуры располагаются в обработочном резервуаре 2 по вертикали; а аппарат для активации веществ, представленный на фиг.8(b), является одним из вариантов настоящего изобретения, где пластинчатые активирующие структуры расположены в обработочном резервуаре 2 таким образом, чтобы разделить обработочный резервуар 2 по вертикали. Показанные на фиг.8(а) и на фиг.8(b) аппараты являются аппаратами, предназначенными для генерирования газа в процессе активации вещества.

Аппарат 1 для активации веществ, представленный на фиг.8(а), демонстрирует пример аппарата для активации веществ, в котором пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения расположены вдоль продольного направления активирующих структур в поперечном сечении, а вещество проходит через или находится в месте со сфокусированной энергией активирующей структуры для активации вещества. С другой стороны, аппарат для активации веществ, представленный на фиг.8(b), демонстрирует пример аппарата для активации веществ, в котором пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения расположены в положении, при котором вещество пропускают внутри активирующей структуры в продольном направлении поперечного сечения и при этом вещество проходит через или находится в месте со сфокусированной энергией активирующей структуры, в результате чего вещество активируется.

Вертикальное расположение

Аппарат 1 для активации веществ, представленный на фиг.8(а), имеет такую конфигурацию, при которой множество пластинчатых активирующих структур I настоящего изобретения (I-форма) располагаются параллельно. Обработочный резервуар 2 имеет вывод для газа 3, например, в том случае, когда активация подвижной среды сопровождается выводом газа. Например, когда в качестве обрабатываемой испытуемой жидкости используют воду, которая активируется в месте со сфокусированной энергией пластинчатых активирующих структур I с генерированием водородсодержащего газа, вода, вступая вначале в место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры I, активируется, генерируя газ. Генерируемый газ не остается в месте со сфокусированной энергией, а направляется вверх в виде пузырька. В результате этого возникает конвекция обрабатываемого вещества, как показано стрелкой на фиг.8(а). При конвекции жидкости пузырек, образовавшийся при активации жидкости пластинчатой активирующей структурой I, не остается в месте со сфокусированной энергией активирующей структуры I в течение длительного периода времени, а быстро всплывает.

Как описано выше, аппарат для активации веществ сконфигурирован таким образом, что пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения расположены вдоль продольного направления активирующих структур в поперечном сечении, а вещество проходит через или находится в месте со сфокусированной энергией активирующей структуры для активации вещества, и при этом жидкость в качестве вещества - объекта изобретения может быть эффективно активирована.

Вертикальное разделение

С другой стороны, аппарат 1a для активации веществ, представленный на фиг.8(b), имеет такую конфигурацию, при которой обработочный резервуар 2 оказывается разделенным по вертикали пластинчатой активирующей структурой.

Для вертикального разделения обработочного резервуара 2 пластинчатой активирующей структурой простейшей конфигурацией является такая, при которой одна пластинчатая активирующая структура I размещается параллельно поверхности дна обработочного резервуара 2 с целью разделения резервуара 2 (не показано). С точки зрения конвекции жидкости, предпочтительно, чтобы одна пластинчатая активирующая структура разделяла резервуар по вертикали, а другие пластинчатые активирующие структуры располагались в вертикальном направлении относительно обработочного резервуара 2.

Аппарат 1а для активации веществ, представленный на фиг.8(b), имеет такую конфигурацию, что пластинчатая активирующая структура располагается внутри обработочного резервуара 2 так, чтобы разделить по вертикали обработочный резервуар 2, и ориентирована в вертикальном направлении по отношению к обработочному резервуару 2. В частности, аппарат 1a для активации веществ, представленный на фиг.8(b), имеет такую конфигурацию, что горизонтальная поверхность обработочного резервуара 2 прерывается пластинчатой активирующей структурой S-типа или комбинацией пластинчатой активирующей структуры I-типа, пластинчатой активирующей структуры L-типа и пластинчатой активирующей структуры U-типа (применительно к активирующей структуре в таком аппарате для активации веществ в целом, далее будет применяться термин: активирующая структура S).

Подобно аппарату 1 для активации веществ, представленному на фиг.8(а), аппарат I для активации веществ, представленный на фиг.8(b), имеет такую конфигурацию, при которой множество пластинчатых активирующих структур I настоящего изобретения (I-форма) располагаются параллельно. Обработочный резервуар 2 имеет вывод для газа 3, например, в том случае, когда активация подвижной среды сопровождается выводом газа. Например, когда в качестве обрабатываемой жидкости используют воду, которая активируется в месте со сфокусированной энергией пластинчатых активирующих структур S с генерированием водородсодержащего газа, вода, вступая вначале в место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры S активируется, генерируя газ. Генерируемый газ не остается в месте со сфокусированной энергией, а всплывает вверх в виде пузырька. В результате этого возникает конвекция обрабатываемого вещества, как показано на фиг.8(b) стрелкой.

Поскольку активирующая структура S рассекает вертикальное направление обработочного резервуара 2, пузырьки, образующиеся при активации вещества, обязательно проходят через активирующую структуру S и затем всплывают. Такая конфигурация повышает вероятность того, что жидкость будет входить в качестве вещества - объекта изобретения в место со сфокусированной энергией активирующей структуры S, повышая скорость активации (скорость реакции).

Применяемый вариант 1: нагрев активирующей структуры

Предпочтительные варианты аппарата для активации веществ, имеющие описанную выше конфигурацию, описываются ниже со ссылками на фиг.9-16. В описании применяемых вариантов, касающегося описания, применимого как к аппарату 1 для активации веществ, представленному на фиг.8(а), так и к аппарату 1а для активации веществ, представленному на фиг.8(b), будут в основном описаны варианты аппарата 1 для активации веществ, представленного на фиг.8(а), а описание соответствующих вариантов для аппарата 1а для активации веществ, представленного на фиг.8(b), будет опущено.

Аппарат 1с для активации веществ, представленный на фиг.9, представляет собой аппарат для активации веществ, в котором конвекцию вещества вызывают принудительно с использованием нагрева вещества. Этот аппарат 1с для активации веществ, представленный на фиг.9, применим как к аппарату 1 для активации веществ, представленному на фиг.8(а), где пластинчатые активирующие структуры I расположены в обработочном резервуаре 2 в вертикальном направлении, так и к аппарату 1а для активации веществ, представленному на фиг.8(b), куда помещена пластинчатая активирующая структура S таким образом, что она делит обработочный резервуар 2 по вертикали. В частности, в то время как в аппаратах 1 и 1а для активации веществ, представленных на фиг.8(а) и фиг.8(b), конвекция вещества возникает благодаря генерированию газа, сопровождающемуся активацией вещества так называемым самопроизвольным образом, этот аппарат непосредственно производит конвекцию путем нагревания пластинчатого активирующего вещества (и вещества).

Аппарат 1с для активации веществ, представленный на фиг.9, состоит из обработочного резервуара 2, в котором параллельно расположены множество пластинчатых активирующих структур I, и нагревающих элементов 4, расположенных с интервалом между пластинчатыми активирующими структурами I. Количество пластинчатых активирующих структур I и количество нагревающих элементов 4 существенно не ограничены и выбираются при необходимости в зависимости от природы обрабатываемого вещества, объема обработочного резервуара 2 и каких-либо других факторов.

При такой конфигурации радиационное тепло от нагревательных элементов, которыми являются элементы 4, передается веществу, которое вблизи элементов пребывает в жидком состоянии, в результате чего возникает конвекция вещества. Вслед за этим, когда, возникает конвекция, это означает, что вещество прошло через место со сфокусированной энергией (не показано) пластинчатых активирующих структур I, ускоряя активацию вещества.

Примеры нагрева пластинчатой активирующей структуры такими нагревателями представлены на фиг.15 и 16.

В частности, фиг.15 представляет общий вид, демонстрирующий пример, где пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения непосредственно нагревают, а фиг.16 представляет общий вид, демонстрирующий еще один пример, где пластинчатые активирующие структуры настоящего изобретения непосредственно нагревают.

Нагреватель 4, представленный на фиг.15, сконфигурирован таким образом, что гетерогенный электропроводящий металл покрывает пластинчатую активирующую структуру I и к пластинчатой активирующей структуре I с покрытием прилагается разность потенциалов от источника тока PS с целью нагрева пластинчатой активирующей структуры. Толщину гетерогенного электропроводящего металлического покрытия выбирают должным образом в таких пределах, в которых действие активирующей структуры настоящего изобретения не затрагивается и, например, в пределах от 3 до 5 μм. Показано, что наиболее эффективным является частичное покрытие.

Нагреватели 4, представленные на фиг.15, могут быть применены для всех пластинчатых активирующих структур, например для 5 пластинчатых активирующих структур, представленных на фиг.9, или же могут быть применены для части пластинчатых активирующих структур, например для каждой второй пластинчатой активирующей структуры. То же самое имеет место в случае, когда применяется большое число изображенных на фиг.15 нагревателей 4. Все пластинчатые активирующие структуры I соединены параллельно или последовательно с проводниками для приложения разности потенциалов от одного источника тока. В альтернативном варианте пластинчатые активирующие структуры I соединены с отдельными источниками тока.

При такой конфигурации разность потенциалов от источника тока или от источников тока можно регулировать с целью облегчения контроля степени нагрева пластинчатых активирующих структур I. Таким образом, такая конфигурация позволяет регулировать скорость активации вещества. Регуляция скорости активации вещества - объекта изобретения осуществляется легче, чем регуляция скорости в аппаратах 1 и 1a для активации веществ, где конвекция вещества осуществляется самопроизвольно.

Приведенный на фиг.16 нагреватель 4 имеет такую конфигурацию, при которой нагревательные элементы (НЭ) расположены между пластинчатыми активирующими структурами I.

Существенно, чтобы эти нагревательные элементы НЭ были пористыми для того, чтобы вещество эффективно проходило через место со сфокусированной энергией пластинчатой активирующей структуры I. Такие пористые нагревательные элементы НЭ могут выбираться из нагревательных элементов, которые хорошо известны в виде различных керамических нагревательных элементов.

Поскольку конвекцию вещества можно контролировать путем контроля степени нагрева нагревательных элементов, возможно регулирование скорости активации вещества. Регулировать скорость активации вещества легче, чем регулировать скорость активации вещества в аппаратах 1 и 1a для активации веществ, где конвекция вещества происходит самопроизвольно.

Нагреватели 4, представленные на фиг.15 и 16, могут с тем же эффектом применяться для пластинчатых активирующих структур в случае пластинчатых активирующих структур S в аппарате 1а для активации веществ, представленном на фиг.8(b), в аналогичной конфигурации.

Применяемый вариант 2: непрямой нагрев пластинчатой активирующей структуры

Аппарат для активации веществ, представленный на фиг.10, состоит из обработочного резервуара 2, в который помещены пластинчатые активирующие структуры I (S) и нагреватель 4, который снаружи нагревает вещество в обработочном резервуаре 2.

Аппарат 1d для активации веществ, представленный на фиг.10(а), представляет собой вариант, в котором нагреватель 4 расположен в контакте с обработочным резервуаром 2. В дополнение к представленной на этой фигуре конфигурации нагреватель или нагреватели могут контактировать с боковой поверхностью (поверхностями) обработочного резервуара 2. В альтернативном варианте может быть использован нагреватель 4 в виде трубки для нагрева среды, покрывающей всю поверхность обработочного резервуара 2. Аппарат 1е для активации веществ, представленный на фиг.10(b), сконфигурирован таким образом, что внешний нагреватель, которым является нагреватель 4, собран вместе с (объединен с) обработочным резервуаром 2. Такая конфигурация аналогична способу, с помощью которого воду в ванной нагревают специальным газовым нагревателем.

В отличие от аппарата 1с для активации веществ, представленного на фиг.9, аппараты 1d и 1е для активации веществ, изображенные на фиг.10, работают по принципу, в котором вещество нагревается таким образом, что они опосредованно нагревают пластинчатые активирующие структуры I. Аналогично аппарату 1е для активации веществ, представленному на фиг.9, такая конфигурация вызывает конвекцию вещества внутри обработочного резервуара 2. Благодаря конвекции вещества повышается вероятность того, что обрабатываемое вещество пройдет через место со сфокусированной энергией в пластинчатых активирующих структурах I, ускоряя тем самым активацию вещества.

Поскольку конвекцию можно контролировать регулированием степени нагрева нагревательного элемента, скорость активации вещества можно легко регулировать аналогично вариантам, изображенным на фиг.9.

Применяемый вариант 3: вертикальное перемещение активирующей структуры

Аппарат 1f для активации веществ, представленный на фиг.11, представляет собой аппарат для активации веществ, имеющий такую конфигурацию, при которой меняется относительное взаиморасположение активирующей структуры I (S) и поверхности жидкости в качестве вещества - объекта изобретения, обрабатываемого а обработочном резервуаре 2. При изменении относительного взаиморасположения пластинчатой активирующей структуры и поверхности жидкости, как описано выше, меняется поверхность контакта пластинчатой активирующей структуры I с жидкостью в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения. В частности, в этом аппарате для регулировки скорости активации изменяется реакционный объем.

Такой тип аппарата при его грубом разделении может принимать две конфигурации. В частности, фиг.11(а) демонстрирует аппарат 1f для активации веществ такого типа, у которого внешний резервуар 5 объединен с обработочным резервуаром 2, а жидкая поверхность вещества изменяется с помощью внешнего резервуара 5. В аппарате 1f для активации веществ, изображенном на фиг.11(а), внешний резервуар 5 изменяет количество (объем) жидкости внутри обработочного резервуара 2 с помощью устройства для регулирования количества жидкости (например, клапана, регулирующего количество жидкости) (не показан). Когда количество жидкости изменяется, как описано выше, то соответственно изменяется поверхность контакта пластинчатой активирующей структуры I с жидкостью, являющейся обрабатываемой жидкостью - объектом изобретения. По этой причине, изменяется абсолютное количество жидкости, являющейся обрабатываемым веществом - объектом изобретения, входящей в место со сфокусированной энергией (не показано) в пластинчатой активирующей структуре.

В отличие от аппарата 1f для активации веществ, представленного на фиг.11(а), аппарат 1g для активации веществ, изображенный на фиг.11(b), сконфигурирован таким образом, что пластинчатая активирующая структура I перемещается прямо в вертикальном направлении с помощью вертикально передвигающегося устройства 5', изменяя площадь пластинчатой активирующей структуры I, контактирующей с жидкостью в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения. Аналогично аппарату 1f для активации веществ, представленному на фиг.11(а), этот аппарат имеет такую конфигурацию, при которой выход реакции регулируют изменением поверхности контакта пластинчатой активирующей структуры I и жидкостью.

Как показано на фиг.11(а) и фиг.11(b), когда относительная поверхность контакта пластинчатой активирующей структуры I и жидкости в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения конфигурируется с возможностью изменения, создается преимущество в том, что активацию вещества можно полностью остановить, отделяя пластинчатую активирующую структуру I от жидкости, являющейся обрабатываемым веществом - объектом изобретения.

Аппараты 1h-1j для активации веществ, изображенные на фиг.12 - фиг.13(b), представляют собой аппараты для активации веществ, в которых имеется циркуляционное устройство, с помощью которого циркулирует жидкость в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения, с целью принудительной циркуляции жидкости в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения.

Аппарат 1h для активации веществ, представленный на фиг.12, обладает конфигурацией аппарата для активации веществ, представленной на фиг.8, и, кроме того, включает циркуляционное устройство, помещенное на боковой поверхности обработочного резервуара 2.

В варианте аппарата 1h для активации веществ, представленного на фиг.12, циркуляционное устройство состоит, например, из циркуляционного насоса 7Р, входа 7in для обрабатываемого вещества и выхода 7out для обрабатываемого вещества. При такой конфигурации, как показано стрелкой на фиг.12, обрабатываемое вещество, входящее через 7in, расположенный в нижней части боковой поверхности обработочного резервуара 2, перекачивается циркуляционным насосом 7Р и затем выводится через выход 7out, расположенный в верхней части боковой поверхности обработочного резервуара 2, при заданной объемной скорости.

Принудительная конвекция вещества происходит за счет потока вещества - объекта изобретения, создаваемого циркуляционным устройством. Степень конвекции может регулироваться скоростью перекачивания циркуляционным насосом 7Р и, таким образом, при необходимости, возможно, корректировать степень активации обрабатываемого вещества.

Аппараты для активации веществ, представленные на фиг.13(а) и фиг.13(b), конфигурируют таким образом, что насос 7Р, который является главной составляющей циркуляционного устройства, расположен на донной поверхности обработочного резервуара 2. В аппарате 1i для активации веществ, изображенном на фиг.13(а), выход 7out для обрабатываемого вещества расположен на донной поверхности обработочного резервуара 2, а в аппарате 1j для активации веществ, изображенном на фиг.13(b), выход 7out, представляющий собой выход для обрабатываемого вещества расположен на верхней стороне боковой поверхности обработочного резервуара 2.

В аппарате 1i для активации веществ, изображенном на фиг.13(а), насос 7Р расположен в центральной части донной поверхности обработочного резервуара 2 и множество выходов 7out расположены вокруг насоса 7Р. При этой конфигурации подвижная среда в качестве обрабатываемого вещества объекта изобретения, закаченная насосом 7Р, равномерно распространяется внутри обработочного резервуара 2.

В аппарате 1j для активации веществ, изображенном на фиг.13(b), насос 7Р помещен в центральную часть донной поверхности обработочного резервуара 2, а аппарат имеет по меньшей мере один выход 7out для обрабатываемого вещества, который расположен в заданной части боковой поверхности обработочного резервуара 2, т.е. в той части, которая выше граничной поверхности обрабатываемого вещества. При такой конфигурации подвижная среда, являющаяся обрабатываемым веществом - объектом изобретения, прокачивается вверх насосом 7Р с заданной объемной скоростью с целью перетекания из выхода 7out, расположенного в верхней части граничной поверхности обрабатываемого вещества, в результате чего подвижная среда вытекает из обработочного резервуара 2. Аналогично аппарату 1i для активации веществ, изображенному на фиг.13(а), подвижная среда, являющаяся обрабатываемым веществом - объектом изобретения, закаченная насосом 7Р, равномерно распространяется внутри обработочного резервуара 2 в аппарате 1j для активации веществ, изображенном на фиг.13(b).

В аппаратах 1i и 1j для активации веществ, представленных на фиг.13(а) и фиг.13(b), где насос 7Р, который является циркуляционным устройством, установлен на дне обработочного резервуара 2, объем потока вещества можно регулировать насосом 7Р, регулируя скорость активации вещества и корректируя скорость активации вещества.

В частности, аппараты 1i и 1j для активации веществ, представленные на фиг.13(а) и фиг.13(b), где насос 7Р, который является циркуляционным устройством, установлен на дне обработочного резервуара 2, применимы для аппарата 1а для активации веществ, имеющего базовую конфигурацию, показанную на фиг.8(b), т.е. аппарата для активации веществ, в котором обрабатываемое вещество пересекает внутреннюю часть активирующей структуры S и активируется.

Аппарат 1k для активации веществ, представленный на фиг.14, имеет такую же конфигурацию, как аппарат 1 для активации веществ, изображенный на фиг.8 (аппарат 1 для активации веществ), в котором имеются осциллирующие элементы, расположенные параллельно в вертикальном направлении пластинчатой активирующей структуры I (пластинчатой активирующей структуры S).

При установке осциллирующего элемента 8 и возбуждении колебаний в пластинчатой активирующей структуре I с помощью осциллирующего элемента 8 вещество, находящееся между соответствующей пластинчатой активирующей структурой I, в которой были возбуждены колебания, и активирующей структурой I около соответствующей пластинчатой активирующей структуры I, может быть эффективно направлено к месту со сфокусированной энергией пластинчатых активирующих структур I, в результате чего может быть эффективно осуществлена активация обрабатываемого вещества. В частности, вещество, находившееся внутри пластинчатых активирующих структур I и пузырьки, образовавшиеся при обработке, могут быть выведены наружу.

Были описаны варианты аппарата для активации веществ, где обрабатываемым веществом является жидкость, со ссылками на фиг.8-14. Комбинации этих способов также находятся в рамках настоящего изобретения. В частности, например, возможно ввести нагреватель 4 и циркуляционное устройство в аппарат для активации веществ, имеющий базовую конфигурацию, изображенную на фиг.8.

Возможно, также ввести пластинчатую активирующую структуру или активирующую конструкцию, имеющую заданную форму, как показано на фиг.12 и 13, в нижнюю часть или в верхнюю часть обработочного резервуара 2 в виде псевдоожиженного слоя.

Аппарат для активации веществ, оборудованный как описано выше, может быть эффективно использован в качестве генератора водорода и аппарата для обработки воды, что полностью будет описано ниже.

Вариант аппарата: обработка газа

Ниже описываются со ссылками на фиг.17 варианты аппарата для обработки газа в качестве обрабатываемого вещества - объекта изобретения с использованием активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.17(а) - фиг.17(а) представляют чертежи, демонстрирующие еще один вариант аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, где фиг.17(а) представляет поперечный разрез аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, а фиг.17(b) - фиг.17(d) являются схематическими видами, каждый из которых демонстрирует пример заполнения активирующими структурами аппарата на фиг.17(а).

Как показано на фиг.17(а), аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением с целью активации газа в качестве вещества - объекта изобретения имеет такую конфигурацию, при которой корпус 9 аппарата для активации веществ, имеющего ввод для газа (in) и вывод для газа (out), заполнен активирующим участком 10, состоящим из активирующей структуры настоящего изобретения.

Газ в качестве вещества - объекта изобретения, такой как выхлопной газ или этилен, проходит через газовый ввод (in) в корпус 9 аппарата для активации веществ с заданной объемной скоростью. Газ, входящий в корпус 9 аппарата для активации веществ, пропускается затем через активирующий участок 10, состоящий из активирующей структуры настоящего изобретения. В процессе своего прохождения через активирующий участок 10 газ, являющийся испытуемым веществом, проходит через место со сфокусированной энергией, находящееся в активирующем участке 10. Газ, являющийся испытуемым веществом, активируется местом со сфокусированной энергией и затем выходит через газовый выход (out).

Активация газа в рамках настоящего изобретения включает, например, превращение кислорода в ион кислорода и разложение вредных веществ, таких как этилен и диоксид углерода, в безвредные вещества.

Корпус 9 аппарата для активации веществ может принимать любую форму в зависимости от предполагаемых применений, например разложения вредного газа в дымоходе и снижения монооксида углерода в выхлопном газе автомобиля. В частности, в том случае когда аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением применяется для разложения вредного газа в дымоходе, дымоход может заключать в себе корпус 9 аппарата для активации веществ. При этом в том случае, когда аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением применяется для снижения диоксида углерода в выхлопном газе автомобиля, аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением может быть, например, помещен в звукопоглощающую часть глушителя двигателя.

Таким образом, дымоход и глушитель двигателя, в которые следует помещать аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, образуют аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением.

На корпус 9 аппарата для активации веществ в его первом варианте может быть установлен фильтр (не показан) для предварительного удаления загрязнений, таких как пыль и грязь. Кроме того, активирующий участок 10 может быть установлен на корпусе 9 аппарата для активации веществ в виде съемной детали.

Активирующая структура в соответствии с настоящим изобретением, заполненная активирующим участком 10 корпуса 9 аппарата для активации веществ или помещенная на нем, в частности активирующий участок 10, может принимать любые формы в зависимости от предполагаемых применений. Конкретные примеры расположения активирующей структуры на активирующем участке 10 аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением в случае активации газа, который является обрабатываемым веществом, приведены на фиг.17(b) - фиг.17(d).

Активирующий участок 10, изображенный на фиг.17(b), представляет собой активирующую структуру, выполненную в сотовой форме, например, при описанном выше спекании. Сотовый катализатор, имеющий конфигурацию, подобную конфигурации активирующей структуры, выполненной в виде сот, используется как катализатор для активации газа в различных областях. Будучи образованной в сотовой конфигурации, активирующая структура настоящего изобретения может рассматриваться как сотовый катализатор. В частности, сотовый активирующий участок 10 пригоден для активации газа, пропускаемого через активирующий участок 10 при сравнительно высокой объемной скорости. Внутрь сотового активирующего участка 10 может быть введено вещество, способствующее активации вещества, такое как хорошо известный катализатор и активированный уголь. Естественно, что в дополнение к или вместо частиц катализатора, активированного угля и т.п. можно вводить имеющую форму частиц активирующую структуру или активирующую конструкцию в соответствии с настоящим изобретением.

Активирующий участок 10, изображенный на фиг.17(с), состоит из по меньшей мере одной активирующей структуры настоящего изобретения (на фиг.17(с) имеются три активирующие структуры), введенные во внутреннюю поверхность стенки корпуса 9 аппарата для активации веществ. Как хорошо известно в данной области техники, пористость активирующей структуры от газового ввода (in) до газового вывода (out) может постепенно меняться от грубой до плотной. Кроме того, подобно активирующему участку 10, изображенному на фиг.17(b), между пластинчатой активирующей структурой I могут быть введены активирующая структура в форме частиц или активирующая конструкция в форме частиц в соответствии с настоящим изобретением или частицы катализатора, активированный уголь и т.п.

Активирующий участок 10, изображенный на фиг.17(с), представляет собой вариант, в который непосредственно инкорпорирована активирующая структура в форме частиц или активирующая конструкция в форме частиц в соответствии с настоящим изобретением. Такая конфигурация активирующей структуры может производить аналогичные эффекты (как форма частиц или как активирующая конструкция).

Кроме того, когда активирующая структура настоящего изобретения помещается внутрь холодильника, можно разлагать газообразный этилен (гормон старения), генерируемый в процессе созревания (перезревания) овощей и фруктов. Это означает, что активирующая структура настоящего изобретения может быть использована в качестве агента, сохраняющего свежесть.

Турбулентность

Когда у ввода (in) для обрабатываемого вещества создается механизм, генерирующий турбулентный поток (не показан), в результате этого возникает турбулентный поток обрабатываемого вещества (жидкости или газа), позволяющий эффективно активировать обрабатываемое вещество.

Механизм для генерирования турбулентного потока в области катализа хорошо известен. Например, когда внутри трубопровода создаются выступы, направляющие обрабатываемое вещество, в момент соприкосновения жидкости с выступами возникает поток по спирали. Когда спиральный поток обрабатываемого вещества соударяется с активирующей структурой настоящего изобретения, обрабатываемое вещество диффундирует и проходит через место со сфокусированной энергией.

Разделение газа

Газ, генерируемый аппаратом для активации веществ (газогенератором) в соответствии с настоящим изобретением, может быть при необходимости разделен и собран с помощью хорошо известного в технике способа.

Например, воду, являющуюся объектом изобретения, активируют с помощью аппарата для активации веществ (газогенератора) в соответствии с настоящим изобретением, получая смесевой газ, содержащий водород, кислород и азот (см. пример 1 и т.п., который будет описан ниже). В том случае, когда образовавшийся смесевой газ разделяют на водород и другие компоненты газа (смесевой газ, содержащий кислород и азот), может быть использован газоразделительный аппарат, разделяющий компоненты газа по разнице в удельном весе компонентов газа (поскольку водород имеет меньший вес, чем у других компонентов газа, он может собираться в виде верхнего компонента), аппарат, отделяющий газ с помощью мембраны и любые другие аппараты.

Для разделения газа может быть также использован слой поглощающего агента или поглотителя, такого как кремнезем, окись алюминия и активированный уголь.

Таким образом, настоящее изобретение заявляет аппарат, который представляет собой газогенератор, который селективно разделяет конкретный газ с получением, например, водорода.

Система, генерирующая водород

На фиг.18 показан вариант, при котором аппарат для активации веществ, состоящий из активирующей структуры в соответствии с настоящим изобретением, применен для системы, генерирующей водород.

В этом случае в качестве аппарата для активации веществ может быть использованы любые аппараты для активации веществ (газогенераторы), представленные на фиг.8-18.

Когда в качестве примера обрабатываемого вещества - объекта изобретения используется вода, следует отметить, что водная среда, углеводород и т.п. проявляют сходные эффекты.

(1) Вначале вентили V1, V2 и V3 открыты, благодаря чему вода поступает через вентиль V1 для создания малой линии циркуляции воды. Для циркуляции воды включается насос 11. Вентили V4 и V5 находятся в открытом положении, а вентиль V3 в закрытом положении.

(2) Вода циркулирует в большой циркуляционной линии, включающей нагреватель 12, аппарат 1 для активации обрабатываемого вещества, электролизный резервуар 13, газожидкостный сепаратор 14, вентиль V5, вентиль V2, циркуляционный насос 11 и вентиль V4.

(3) Включается нагреватель 12. Причиной того, почему воду нагревают с помощью нагревателя, является дальнейшее ускорение активации воды в качестве объекта изобретения. Вместо нагревателя 12 в аппарате для активации веществ, изображенного на фиг.9 или фиг.10, можно, например, использовать нагревательное устройство 4.

Когда воду пропускают через аппарат 1 для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, воде передается энергия в месте со сфокусированной энергией в пластинчатой активирующей структуре I(S), в результате чего вода активируется.

(4) Включается электролизный резервуар 13. При электролизе воды генерируется газ.

В этом случае вода нагревается нагревателем 12 (нагревательным устройством 4) и молекулы воды еще больше активируются аппаратом 1 для активации веществ, в результате чего электролиз воды в электролизном резервуаре 13 ускоряется, увеличивая объем водорода, генерируемого на единицу электрического тока.

(5) Жидкость, содержащая пузырьки, выходящие из электролизного резервуара 13, поступает в газожидкостный сепаратор 14, в котором пузырьки селективно отделяются от содержащей пузырьки жидкости.

(6) Пузырьки, отделенные в газожидкостном сепараторе 14, обрабатывают с помощью мембранного сепаратора 15, содержащего хорошо известную в технике проницаемую для водорода мембрану (например, проницаемую для водорода мембрану, которая может быть получена от фирмы MONSAMTO CO., LTD под коммерческим названием "prism separator"). В частности, при пропускании пузырьков через проницаемую для водорода мембрану водород проходит через мембрану и собирается как продукт, в то время как кислородсодержащий газ, который не может пройти через проницаемую для водорода мембрану, выбрасывается в атмосферу как таковой.

(7) С другой стороны, жидкость, отделенная с помощью газожидкостного сепаратора 14, усиленно циркулирует в системе с помощью водоциркуляционного насоса 11.

(8) Количество подвергнутой электролизу и потребленной воды восполняется через вентиль V1 дополнительной водой.

В том случае, когда активность аппарата 1 для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением достаточно высока, электролизный резервуар 3 может быть исключен. Альтернативой в этом случае может быть также последовательный ввод еще одного аппарата 1 для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением.

Сконструированная как описано выше генерирующая водород система может быть удовлетворительным образом применена в различных генераторах энергии (включая двигатель внутреннего сгорания и двигатель внешнего сгорания), в частности в генераторе энергии автомобиля.

Активация воды: электролиз

Электролиз воды может проводиться с использованием воды или электролизованной воды на аппарате для активации обрабатываемых веществ, изображенном на фиг.8.

В этом случае, поскольку вода может активироваться даже если электрический ток в отличие от традиционного способа пропускается через катод и анод, количество поглощенной энергии может быть уменьшено. Электролизованная вода может быть получена с помощью всего лишь простой конструкции, при которой активирующая структура настоящего изобретения помещена внутрь контейнера.

Электролизованная вода, приготовленная с помощью описанного выше аппарата для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением, может быть широко использована в различных технологических процессах.

Активация воды: возбуждение

Аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением может быть использован для изготовления аппарата для активации воды с целью тонкого разбиения водных кластеров.

Фиг.19(а) представляет общий вид, демонстрирующий вариант, в котором аппарат для активации веществ в соответствии с настоящим изобретением используется для тонкого разбиения водных кластеров, а фиг.19(b) - фиг.19(d) представляют поперечные разрезы фиг.19(а) по линии А-А.

Как показано на фиг.19(а), аппарат для активации веществ в этом варианте состоит из корпуса 21 аппарата для активации веществ, имеющего ввод (in) для воды и вывод (out) для воды. Кроме того, активирующий участок 22, включающий по меньшей мере одну активирующую структуру настоящего изобретения, расположен снаружи корпуса 21 аппарата для активации веществ.

Активирующий участок 22 может принимать любую форму, например как показано на фиг.19(b) - фиг.19(d). В частности, как показано на фиг.19(b), активирующий участок 22 может иметь такую форму, что вся наружная окружность корпуса 21 аппарата для активации веществ покрыта активирующей структурой (активирующей конструкцией в форме частиц или пластинчатой активирующей структурой); как показано на фиг.19(с), активирующий участок 22 может иметь такую форму, что часть наружной окружности корпуса 21 аппарата для активации веществ покрыта активирующей структурой (активирующей конструкцией в форме частиц или пластинчатой активирующей структурой); или, как показано на фиг.19(d), активирующий участок 22 может иметь такую форму, что пластинчатые активирующие структуры расположены с интервалом. В том случае, когда пластинчатые активирующие структуры расположены с интервалом, пластинчатые активирующие структуры расположены преимущественно таким образом, что поперечные сечения пластинчатых активирующих структур образуют (правильный) треугольник.

Активирующий участок 22 может быть выполнен в такой форме, которая полностью покрывает корпус аппарата в продольном направлении, или может состоять из множества активирующих участков 22, как показано на фиг.19(а).

При такой описанной выше конфигурации в отличие от традиционного аппарата, в котором используется магнит, поскольку водные кластеры могут быть тонко разбиты без контакта воды с магнитным металлом, образующиеся из магнитного металла оксиды и хлориды не могут быть растворены в воде. Кроме того, так как активирующий участок, состоящий из активирующей структуры настоящего изобретения, помещен снаружи, облегчается обслуживание аппарата.

Как описано выше, активирующая структура настоящего изобретения может быть использована для активации широкого круга веществ с применением простой конфигурации. Сконструированный таким образом аппарат для активации обрабатываемых веществ может быть использован для активации широкого круга веществ без подвода значительной энергии.

ПРИМЕРЫ

Далее настоящее изобретение описывается на основе рабочих примеров, но следует сделать оговорку, что настоящее изобретение не ограничивается этими примерами.

ПРИМЕР 1

Этот пример осуществлялся в месте, защищенном от попадания солнечного света и непосредственного попадания комнатного освещения.

В этом примере кремний 98,0%-ной чистоты был использован для приготовления правильных сферических частиц, имеющих диаметр от 5 до 80 μм (максимальный диаметр 150 μм), с помощью газораспылительного метода, после чего 100 см³ полученных частиц (Р1) были ламинированы в конической колбе объемом 300 см³ с образованием генератора водорода, содержащего активирующую структуру настоящего изобретения, как показано на фиг.20.

В этом генераторе водорода 100 коническая колбу 102, которая была помещена на нагревательную плиту 101 и в которую были введены частицы Р, газонепроницаемо соединяют со сборной емкостью 105 для сбора газа, помещенной в водяной бак 103, который был заполнен газом и ледяной водой через вход 106. Причина, по которой водяной бак заполняют газом с ледяной водой, связана с тем, что поток был предварительно конденсирован в бане 103 таким образом, чтобы внутреннее давление сборной емкости 105 после извлечения ее из водяного бака 103 было не ниже комнатного давления, в то время как температуру в водяном баке 103 поддерживают равной 10°С или ниже.

Поскольку было подтверждено, что газ внутри сборной емкости может разделяться за счет разницы в удельном весе, в сборную емкость введен наконечник 107 для тщательного перемешивания содержимого перед газохроматографическим анализом.

Далее, очищенную воду (92°С) вводят в коническую форму 102 в таком количестве, чтобы сборная емкость 105 до наконечника объемом 164 см³ была заполнена очищенной водой, в то время как генератор водорода (система) остается при этой температуре, а генерируемый газ собирается в сборной емкости 105. Газовая хроматография собранного газа показала, что газ состоит на 78 об.% из газообразного водорода, на 5 об.% из газообразного кислорода и на 17 об.% из газообразного азота.

ПРИМЕР 2

Эксперимент проводили как в примере 1 за исключением того, что очищенный газ хранился при температуре 50 и 90°С соответственно. В результате этого было установлено, что количество газа, генерируемого при 50°С, равно 28 см³/ч и количество газа, генерируемого при 90°С, равно 56 см³/ч. Этот эксперимент показал, что скорость разложения воды при 90°С ускорена по сравнению со скоростью разложения воды при 50°С.

Аналогичным образом, газовая хроматография собранного газа показала, что газ состоит на 78 об.% из газообразного водорода, на 5 об.% из газообразного кислорода и на 17 об.% из газообразного азота.

ПРИМЕРЫ 3-4

Пример 1 был повторен за тем исключением, что объем активирующей структуры составлял 75 см³, температура очищенной воды была равна 90 или 99°С, а размер частиц активирующей структуры был такой, как указано в таблице 2. В таблице 2 приведены количества генерированного газа.

Таблица 2Пример №Диаметр частиц d, μмТемпература, °СКоличество генерируемого газа, см³/10 мин3d<32904,34d<32996.6532<d<52903,6632<d<52995,0752<d<75902,8852<d<75993,6975<d<180900,51075<d<180991,0

Результаты в таблице 2 доказывают, что в примерах с одной и той же температурой при меньшем размере, образующих активирующую структуру частиц количество генерируемого газа намного больше, что свидетельствует о высокой активности.

Результатом многочисленных экспериментов стало также то, хотя причина этого не ясна, что имело место генерирование газообразного азота. Объемное отношение газообразного кислорода к газообразному азоту составило величину, равную 1/приблизительно 3,4, указывая на то, что получен воздух, содержащий некоторый избыток кислорода.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1

Операция, подобная примеру 1, за исключением того, что была использована сравнительная активирующая структура (PC), полученная с использованием неупорядоченных частиц, изображенных на фиг.2(b). Генерирования газа в этом случае не наблюдали.

ПРИМЕР 15 И СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ 2 И 3

(пластинчатая активирующая структура)

Активирующая структура (Р1), полученная в примере 1, была подвергнута антистатической обработке и спечена в условиях, приведенных в таблице 3, с образованием пластинчатой активирующей структуры (Т1) в соответствии с настоящим изобретением.

Сравнительные структуры (ТС2 и ТС3) были получены тем же путем, что и в примере 15, за исключением того, что не проводилась антистатическая обработка (сравнительный пример 3). Сравнительная структура ТС2 имеет пористость, близкую к пористости структуры Т1, в соответствии с настоящим изобретением и сравнительная структура ТС2 имеет пористость 60% или более.

Физические свойства этих пластинчатых активирующих структур приведены в таблице 3 и на фиг.4(а) - фиг.4(с).

Таблица 3Условия полученияСтруктура Т1Структура Т2Структура Т3Температура спекания1300°С1300°С1300°СВремя спекания180 мин180 мин180 минДавление спекания25 Мпа25 МПа25 МпаТолщина, мм0,50,50,5Длина, мм202020Ширина, мм505050Пористость45-60%50-60%50-60%Форма поперечного сеченияФиг.4(а)Фиг.4(b)Фиг.4(с)Место сфокусированной энергииПрисутствуетОтсутствуетОтсутствует

Как явствует из фотографий на фиг.4, активирующая структура Т1, приготовленная в условиях настоящего изобретения, имеет между частицами место со сфокусированной энергией, а сравнительные структуры ТС2 и ТС3, приготовленные в условиях, отличающихся от условий настоящего изобретения, т.е. не имеющие между частицами места со сфокусированной энергией, обладают недостаточным местом со сфокусированной энергией.

Отметим, что, когда активация воды проводилась с использованием сравнительных структур ТС2 и ТС3, генерирования какого-либо газа не наблюдали.

ПРИМЕР 16 (другие активирующие структуры)

Пример 1 был повторен с использованием активирующих структур Р2-Р5. В результате наблюдалось генерирование водорода.

Это указывает на то, что активирующие структуры, каждая из которых состоит из титана, никеля, самария и фторида углерода, также проявляют эффекты, аналогичные полученным со структурой, состоящей из кремния.

Пример 17 и сравнительные примеры 5 и 6

Пример 1 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и сравнительными структурами ТС2 и ТС3 и аппаратом, изображенным на фиг.8. В результате этого наблюдали бурное выделение газа в случае пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением, но не наблюдали генерирования газа в случае сравнительных структур ТС2 и ТС3.

ПРИМЕР 18

Пример 15 был повторен с использованием жидкостей, названных в приведенной ниже таблице 4 с целью наблюдения за генерированием газа (водорода). Условия генерирования газа были оценены визуально. При этом хорошее генерирование отмечено оценкой "отлично", просто генерирование оценкой "хорошо" и слабое генерирование или отсутствие генерирования оценкой "плохо".

Таблица 4 Структура Т1Структура Т2Структура Т3Вода (нормальная температура)ХорошоПлохоПлохоМорская водаОтличноПлохоПлохоВода с щелочным ионом*ОтличноПлохоПлохоКислая вода**ПлохоПлохоПлохоМетанол (полярный растворитель)ОтличноПлохоПлохоБензин (неполярный растворитель)ХорошоПлохоПлохо

Из приведенных данных можно заключить, что активирующая структура в соответствии с настоящим изобретением может активировать разные обрабатываемые вещества, такие как водные растворы электролитов (морская вода), органические полярные растворители и органические неполярные растворители.

Напротив, в случае сравнительных структур ТС2 и ТС3 никакой активации обрабатываемого вещества не наблюдали.

ПРИМЕР 19 (сравнение со случаем нагрева)

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.10а. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

ПРИМЕР 20

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.10в. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

ПРИМЕР 21

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.11. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

ПРИМЕР 22

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.12. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

ПРИМЕР 23

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.13. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

ПРИМЕР 24

Пример 15 был повторен с использованием пластинчатой активирующей структуры Т1 в соответствии с настоящим изобретением и аппарата, изображенного на фиг.14. В результате наблюдали генерирование газа в большем количестве по сравнению со случаем использования аппарата, изображенного на фиг.8.

На основании результатов примеров 21-24 может быть доказано, что активация вещества может быть ускорена установкой нагревателя (пример 21), принудительной мешалкой (пример 22) и колебательным элементом (пример 23).

ПРИМЕР 25 (Предварительная обработка дизельного топлива)

Пример был выполнен с целью изучения влияния активирующей структуры на топливо. В частности, порошок, приготовленный в примере 1, слепили с помощью смолы и затем сформовали в шарики с диаметром 20 мм. Эмиссия и наличие или отсутствие эффекта для топлива, где четыре продукта были размещены вокруг топливоподающей линии на первой ступени автомобильного двигателя или в отсутствие продукта вокруг линии, были подтверждены с использованием работающего автомобиля с динамометром на шасси. В качестве топлива использовался светлый нефтепродукт с содержанием серы 50 ч/млн. При исследовании были использованы пять рейсов со скоростями 20, 30, 40, 50 и 60 км/ч.

В результате было признано, что активирующая структура настоящего изобретения является эффективной в отношении снижения расхода топлива. Отсюда следует, что активирующая структура настоящего изобретения может быть успешно использована для увеличения топливного коэффициента (повышения октанового числа). Естественно, активирующая структура настоящего изобретения может быть использована для уменьшения загрязнения воздуха.

ПРИМЕРЫ 26-28 (Эффекты дезодоризации: стендовое испытание)

В вершинах правильного тетраэдра, с размером каждой стороны, равной 70 мм, были помещены активирующие структуры в соответствии с настоящим изобретением, сформованные в виде сфер, или активирующую структуру, в остов которой введена медь (пример 26), и пропускают через тетраэдр сигаретный дым. Наличие или отсутствие резкого запаха оценивалось семью лицами по двухбалльной шкале. В результате все семь членов комиссии отметили отсутствие резкого запаха.

Аналогичным образом в вершинах правильного тетраэдра, каждая сторона которого равна 70 мм, были помещены активирующие структуры в соответствии с настоящим изобретением, выполненные в виде сфер (пример 27), или активирующую структуру, в остов которой введена медь (пример 26), и пропускают через тетраэдр сигаретный дым. Наличие или отсутствие резкого запаха оценивалось семью лицами по двухбалльной шкале. В результате все семь членов комиссии отметили отсутствие резкого запаха.

На основании этих результатов было доказано, что, когда сигаретный дым пропускается между активирующими структурами в соответствии с настоящим изобретением, активирующие структуры проявляют эффект активации обрабатываемого вещества (т.е. разложения запаха сигаретного дыма).

ПРИМЕР 29 (Активация воды)

Активацию воды проводили с использованием аппарата, представленного на фиг.19. В частности, активирующие структуры настоящего изобретения, полученные в примере 15, были размещены вокруг канала, имеющего диаметр 8 мм, как показано на фиг.19(а), и пропускают через канал дистиллированную воду со скоростью потока 0,5 м/с.

На фиг.21 представлены ультрафиолетовые спектры воды до и после обработки. Фиг.21(а), на которой представлены ультрафиолетовые спектры до обработки, не выявляет значительного пика. С другой стороны, в воде после обработки, как показано на фиг.21(b), наблюдается значительная полоса поглощения в области 200 нм (для сопоставления полос поглощения на фиг.21(с) представлены оба перекрывающих один другой спектра).

Из этих результатов следует, что активирующая структура настоящего изобретения (аппарат для активации веществ) способна активировать (возбуждать) воду.

Промышленная применимость

Как описано выше, настоящее изобретение проявляет следующие исключительные эффекты.

При расположении частиц, состоящих в основном из одного элемента, выбираемого из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий, или из фторида углерода, в положении, в котором происходит усиление энергии волнового движения, между частицами генерируется высокая энергия и этой энергией может быть активирован широкий круг веществ. Активирующую структуру настоящего изобретения можно рассматривать как традиционный катализатор. Активирующая структура настоящего изобретения может активировать обрабатываемое вещество даже в условиях темноты. Например, активирующая структура настоящего изобретения может быть размещена внутри светонепроницаемого корпуса, образуя аппарат для активации обрабатываемых веществ.

Изобретение может быть использовано для химической и пищевой промышленности, а также медицине, фармацевтике и сельском хозяйстве. Сущность изобретения: Частицы, состоящие либо из единственного элемента, выбираемого из группы, в которую входят кремний, титан, никель и самарий или фторид углерода, располагают друг относительно друга таким образом, что происходит усиление волновой энергии, присущей элементу или фториду углерода, в результате чего между частицами возникает поле, где происходит концентрирование энергии. Таким образом получают активирующую структуру, которая способна генерировать водород путем освобождения из водородных связей воды или углеводорода или удалять вредные вещества из газа без подвода внешней энергии. 12 н. и 43 з.п. ф-лы, 4 табл., 23 ил.

1. Активирующая структура, содержащая частицы, состоящие в основном из одного элемента, выбираемого из группы, состоящей из кремния, титана, никеля и самария или фторида углерода, помещенного в положение, в котором происходит усиление энергии волнового движения, присущей каждому из элементов или фториду углерода, с образованием между частицами места со сфокусированной энергией.2. Активирующая структура по п.1, в которой частицы расположены в вершинах тетраэдра или в вершинах треугольника.3. Активирующая структура по п.1, в которой частицы имеют сферическую форму и ламинированы в плоском состоянии.4. Активирующая структура по п.2, в которой частицы имеют сферическую форму и ламинированы в форме пластины.5. Активирующая структура по п.3, в которой отношение длины к ширине частицы не менее 0,3.6. Активирующая структура по п.4, в которой отношение длины к ширине частицы не менее 0,3.7. Активирующая структура по любому из пп.1-6, в которой частицы имеют форму пластины.8. Активирующая структура по любому из пп.1-7, которая выполнена в форме пластины и имеет пористость от 45 до 60%.9. Активирующая структура по любому из пп.1-8, которая выполнена в форме пластины, имеет строение поперечного сечения типа I-формы, L-формы, U-формы или М-формы.10. Активирующая структура по любому из пп.1-6, в которой активирующая структура выполнена в форме звезды, диска, пластины, имеющей, по меньшей мере, одну пору, в сферической форме, в овальной форме, в форме тыквы или в сотовой форме.11. Активирующая структура по любому из пп.7-10, которая образована спеканием частиц.12. Активирующая структура по любому из пп.7-11, которая используется для выделения водорода из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или их смеси и получения выделенного водорода в качестве продукта.13. Аппарат для активации веществ, который содержит контейнер для размещения активирующей структуры и обрабатываемого вещества и нагреватель для нагрева названного вещества, размещенный в контейнере таким образом, что вещество проходит через или находится вместе со сфокусированной энергией активирующей структуры, а активирующую структуру по пп.1-12 вводят в аппарат в качестве реагента для активирования обрабатываемого вещества.14. Аппарат для активации веществ по п.13, в котором активирующая структура находится в виде неподвижного слоя.15. Аппарат для активации веществ по п.13, в котором активирующая структура находится в виде псевдоожиженного слоя.16. Аппарат для активации веществ по п.13, который содержит также контейнер с циркуляционным устройством для принудительной циркуляции вещества.17. Аппарат для активации веществ по п.13 или 14, в котором контейнер содержит приводной механизм, перемещающий контактирующую с веществом поверхность активирующей структуры в вертикальном направлении.18. Аппарат для активации веществ по п.13, в котором имеется также механизм для создания турбулентности.19. Аппарат для активации веществ по п.13 или 15, в котором имеется также механизм для генерирования турбулентного потока.20. Аппарат для активации обрабатываемых веществ, содержащий активирующие участки, состоящие из активирующей структуры по любому из пп.7-12, размещенной таким образом, чтобы образовать зазор между активированными участками, и активирующей вещество путем пропускания этого вещества через или помещения этого вещества в зазор.21. Аппарат для активации обрабатываемых веществ по п.20, в котором активирующая структура содержит множество активирующих структур, выполненных сферической формы, которые размещены в вершинах тетраэдра или в вершинах треугольника.22. Газогенератор, содержащий контейнер для обработки, заполненный активирующей структурой по пп.1-12 в качестве реагента и активирующей вещество путем пропускания этого вещества через или помещения этого вещества вместе со сфокусированной энергией с целью генерирования газа; и, по меньшей мере, одну активирующую структуру по любому из пп.7-9, помещенную в контейнер для обработки в таком направлении, чтобы генерируемый газ перемещался вверх.23. Газогенератор по п.22, в котором имеется также сепаратор, который отделяет целевой газ из генерируемого газа и позволяет получать его в виде товарного продукта.24. Газогенератор по п.22, в котором контейнер содержит также нагреватель для нагрева названного вещества.25. Газогенератор по п.22, в котором контейнер содержит также циркуляционное устройство для принудительной циркуляции вещества.26. Газогенератор по п.22, в котором контейнер содержит также приводной механизм, перемещающий контактирующую с веществом поверхность активирующей структуры в вертикальном направлении.27. Газогенератор по п.22, в котором имеется также механизм для генерирования турбулентного потока вещества.28. Газогенератор по любому из пп.22-27, в котором веществом является вода, перекись водорода, водная среда, углеводород или их смесь, которые пропускают через или помещают в участок со сфокусированной энергией активирующей структуры с целью генерирования водорода.29. Газогенератор по любому из пп.22-27, в котором веществом является вода, перекись водорода, водная среда, углеводород или их смесь, которые пропускают через или помещают в участок со сфокусированной энергией названной активирующей структуры с целью генерирования смесевого газа, содержащего водород, кислород и азот.30. Газогенератор, содержащий контейнер для обработки, заполненный активирующей структурой, и активирующую структуру по любому из пп.7-10, помещенную в контейнер для обработки таким образом, что разделить контейнер по вертикали.31. Газогенератор по п.30, в котором имеется также сепаратор, который отделяет целевой газ из генерируемого газа и позволяет получать его в виде товарного продукта.32. Газогенератор по п.30, в котором контейнер содержит нагреватель для нагрева вещества.33. Газогенератор по п.30, в котором контейнер содержит циркуляционное устройство для принудительной циркуляции вещества.34. Газогенератор по п.30, в котором контейнер содержит приводной механизм, перемещающий контактирующую с веществом поверхность активирующей структуры в вертикальном направлении.35. Газогенератор по п.30, в котором имеется также механизм для генерирования турбулентного потока вещества.36. Газогенератор по любому из пп.30-35, в котором веществом является вода, перекись водорода, водная среда, углеводород или их смесь, которые пропускают через или помещают в участок со сфокусированной энергией активирующей структуры с целью генерирования смесевого газа, содержащего водород, кислород и азот.37. Газогенератор по любому из пп.30-35, в котором веществом является вода, перекись водорода, водная среда, углеводород или их смесь, которые пропускают через или помещают в участок со сфокусированной энергией активирующей структуры с целью генерирования водорода.38. Генерирующая водород система, в которой используют газогенератор водорода по п.28.39. Генерирующая водород система по п.38, в которой используют газогенератор по п.32.40. Генерирующая водород система по п.38, в которой используют газогенератор по п.33.41. Генерирующая водород система по п.38, в которой используют газогенератор по пп.34-35.42. Транспортное средство, включающее в себя генерирующую водород систему по п.38.43. Способ активации веществ, отличающийся тем, что пропускают обрабатываемое вещество через или помещают обрабатываемое вещество вместе со сфокусированной энергией активирующей структуры по любому из пп.1-12 с целью активации вещества.44. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что обрабатываемое вещество представляет собой жидкое топливо, причем активация топлива обеспечивает снижение общего количества углеводорода и повышение октанового числа.45. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что обрабатываемое вещество представляет собой газообразный этилен из овощей или фруктов, который разлагают с помощью активирующей структуры с целью сохранения свежести овоща или фрукта.46. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что к обрабатываемому веществу относится газообразный этилен, являющийся вредным газом, который разлагают с помощью активирующей структуры.47. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что к обрабатываемому веществу относится сигаретный дым, являющийся вредным газом.48. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что при пропускании обрабатываемого вещества через или помещения его вместе со сфокусированной энергией активирующей структуры генерируют водород из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или из их смеси с последующим сбором выделенного водорода.49. Способ активации веществ по п.43, отличающийся тем, что веществом является водород из воды, перекиси водорода, водной среды, углеводорода или из их смеси, причем смесевой газ, содержащий водород, кислород и азот подвергают генерированию.50. Способ активации веществ по п.49, отличающийся тем, что смесевой газ разделяют на водород и смесевой газ, содержащий кислород и азот.51. Способ приготовления активирующей структуры, отличающийся тем, что включает следующие стадии:

(a) приготовление частиц, состоящих в основном из одного элемента, выбираемого из группы, состоящей из кремния, титана, никеля и самария или из фторида углерода;

(b) антистатическую обработку частиц, полученных на стадии (а);

(с) помещение частиц, подвергнутых антистатической обработке на стадии (b), в положение, в котором происходит усиление энергии волнового движения, с последующим спеканием.