Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкциям устройств для получения тепла, в основе работы которых лежит процесс электролиза.
Известно устройство для получения тепла [RU 2225515], содержащее электролизер и каталитический реактор, связанный с электролизером посредством трубопровода. В электролизере в процессе электролиза выделяются кислород и водород, которые затем поступают в реактор, где из них образуется вода. Процесс синтеза воды сопровождается выделением тепла, отводимого из устройства через тепловую трубу.
Рассматриваемый источник тепловой энергии является сложным по конструкции.
В качестве ближайшего аналога автором выбрано устройство для получения тепла [WO 9300683], которое содержит емкость с жидким электролитом, а также погруженные в него и подключенные к полюсам источника постоянного тока анод и катод. В качестве электролита использован раствор дейтерооксида лития в тяжелой воде. Анод изготовлен из металлов, таких как палладий, платина, а катод имеет поверхностную пленку, образованную главным образом палладием.
В рассматриваемом устройстве в процессе электролиза выделяется избыточное количество тепловой энергии по отношению к количеству электрической энергии, поступающей на электроды от источника тока. Это позволяет использовать данное устройство в качестве источника тепла.
Однако использование данного устройства ограничено тем, что применяемый в нем электролит и материалы, из которых изготовлены электроды, являются дорогостоящими, при этом электролит и продукты электролиза относятся к экологически небезопасным веществам.
Задачей заявляемого изобретения является снижение стоимости и повышение экологичности устройства для получения тепла.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для получения тепла, содержащем емкость с жидким электролитом и погруженные в него электроды, а также внешний источник постоянного тока, к полюсам которого подключены электроды, согласно изобретению использованы металлические электроды, относящиеся к электродам первого рода, при этом электроды изготовлены из одного и того же металла, а в качестве электролита использован водный раствор сульфата того металла, из которого изготовлены электроды.
Целесообразно, чтобы устройство дополнительно содержало средство для изменения полярности тока на электродах.
В основу заявляемого изобретения положены проведенные автором экспериментальные исследования, в ходе которых обнаружено, что при проведении процесса электролиза с использованием металлических электродов первого рода, при условии, что оба электрода изготовлены из одного и того же металла, в частности такого металла как медь, железо, и при использовании в качестве электролита водного раствора сульфата того металла, из которого изготовлены электроды, наблюдается выделение в несколько раз (в 2-5 раза) большего количества тепловой энергии по отношению к количеству электрической энергии, затраченной на проведение электролиза.
Это позволило создать базирующееся на вышеописанном явлении устройство, которое является эффективным источником тепловой энергии и при этом в нем используются относительно недорогие и экологически приемлемые электролит и материал для изготовления электродов.
Поскольку в заявляемом устройстве использованы электроды первого рода, на катоде происходит восстановление атомов металла с образованием переходящих в раствор катионов металла, а на аноде происходит окисление находящихся в растворе катионов металла с образованием свободного металла, который оседает на поверхности анода, при этом с течением времени катод разрушается. С целью увеличения срока эксплуатации электродов в состав заявляемого устройства включают средство для изменения полярности тока на электродах. При изменении полярности тока на электродах катод становится анодом и в последующий период работы устройства восстанавливает свою массу вследствие осаждения на его поверхности свободного металла.
На чертеже представлен общий вид заявляемого устройства.
Устройство содержит емкость 1, заполненную электролитом 2, в который погружены электроды 3. В качестве электродов 3 использованы металлические электроды первого рода, при этом электроды 3 выполнены из одного и того же металла, в частности из технической меди, из железа (например, из железоуглеродистого сплава - стали марки СТ3). В качестве электролита 2 использован водный раствор сульфата того металла, из которого изготовлены электроды 3. В частности, в случае, когда электроды 3 изготовлены из технической меди, в качестве электролита использован водный раствор сульфата двухвалентной меди, в случае, когда электроды 3 изготовлены из стали марки СТ3, в качестве электролита использован водный раствор сульфата трехвалентного железа. Устройство также содержит внешнюю электрическую цепь с источником 4 постоянного тока, к полюсам которого подключены электроды 3. Кроме того, устройство содержит включенное во внешнюю электрическую цепь средство 5 для изменения полярности тока на электродах. 3, поступающего от источника 4 постоянного тока. Устройство также снабжено (не показано) известным из уровня техники средством для съема тепловой энергии и ее дальнейшего полезного использования.
Устройство работает следующим образом.
От источника 4 постоянного тока подают электрическую энергию на электроды 3, каждый из которых в зависимости от того, к какому полюсу источника 4 постоянного тока он подключен, является катодом или анодом. При протекании тока через электроды 3 и электролит 2 в системе электроды-электролит осуществляется электролизный процесс, в ходе которого происходят электрохимические реакции, сопровождающиеся выделением большого количества тепловой энергии. Указанная тепловая энергия снимается с устройства с помощью средства для съема тепловой энергии с целью ее полезного использования. В ходе работы устройства периодически (при заметном разрушении того из электродов 3, который выполняет роль катода) меняют полярность тока на электродах 3 с помощью средства 5 для изменения полярности.
Изобретение относится к области теплотехники, а именно к конструкциям устройств для получения тепла, в основе работы которых лежит процесс электролиза. Задачей заявляемого изобретения является снижение стоимости и повышение экологичности устройства для получения тепла. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в устройстве для получения тепла, содержащем емкость с жидким электролитом и погруженные в него электроды, а также внешний источник постоянного тока, к полюсам которого подключены электроды, согласно изобретению использованы металлические электроды, относящиеся к электродам первого рода, при этом электроды изготовлены из одного и того же металла, а в качестве электролита использован водный раствор сульфата того металла, из которого изготовлены электроды. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
| Электронагревающее устройство | 2002 |
|
RU2225515C2 |
