СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЯНОГО ПАРА С ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ГРАВИТАЦИОННОЙ ВОДОРОДНОЙ ЯЧЕЙКОЙ Российский патент 2015 года по МПК C01B3/04 C01B13/02 C25B1/04 

Область техники.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного или полного замещения углеводородного топлива на различных видах транспорта, в отопительных системах жилых и производственных помещений, в генераторах производства пара и для раздельного получения чистого кислорода и водорода для производственных, медицинских и пр. нужд.

Уровень техники.

Известны способы разложения воды на водород и кислород методом низкоамперного электролиза с применением для его осуществления импульсно-резонансного тока высокого напряжения. Наиболее известный способ - это электрическая водородная ячейка Мейера (патент США №4936961, 1990 г.). Известен способ получения водорода и кислорода из пара воды, включающий пропускание этого пара через электрическое поле, отличающийся тем, что перегретый пар воды с температурой 500-550°C пропускают через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения для диссоциации пара и разделения его на атомы водорода и кислорода. Патент РФ RU 2142905, автор Ермаков В.Г. Этот способ основан на следующем: электронная связь между атомами водорода и кислорода ослабевает пропорционально повышению температуры воды; температура воспламенения водорода от 580 до 590°C, разложение воды должно быть ниже порога зажигания водорода; электронная связь между атомами водорода и кислорода при температуре 550°C ослаблена, и орбиты электронов уже искажены, для того, чтобы электроны сошли со своих орбит, и атомная связь между ними распалась, нужно электронам добавить энергию электрического поля высокого напряжения. В камере разложения перегретого пара электрическое поле создается положительным и отрицательным электродами, на которые подается постоянный ток, с напряжением 6000 B. Положительным электродом служит корпус камеры /труба/, а отрицательным электродом служит стальная труба, смонтированная по центру корпуса. Наиболее близким из аналогов к предлагаемому изобретению является патент РФ RU 2142905 автора Ермакова В.Г., который и выбран как прототип.

Недостатки.

Электрические водородные ячейки Мейера малопроизводительны, потому что в них нет механизма эффективного отвода молекул газа с электродов. Недостатком прототипа (патент РФ RU 2142905) является громоздкость установки и в связи с тем, что диссоциация пара и разделение его на атомы водорода и кислорода осуществляется под воздействием только электрического поля постоянного тока высокого напряжения, низкая производительность.

Цель изобретения.

Целью изобретения являются повышение производительности установки и уменьшение ее габаритов для более широкого применения способа, а также получение более дешевого источника энергии и тепла. Это достигается благодаря тому, что в способе получения водорода и кислорода из пара воды, при пропускании перегретого пара с температурой 500-550°C через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, согласно изобретению перегретый пар одновременно пропускают через электрическое поле и через гравитационное (инерционное) поле, создаваемое самим паром при его движении в электрической гравитационной водородной ячейке, вызывая тем самым более интенсивное разделение его на атомы водорода и кислорода и сепарирование смеси водорода с кислородом.

Для создания гравитационного (инерционного) поля электрическая гравитационная водородная ячейка выполнена в виде набора дисковых пластин с центральным отверстием, выполняющих функции электродов (катод и анод) и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные (четные, нечетные) дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Пар, пропускаемый через электрическую гравитационную водородную ячейку, внутри ячейки движется между дисками (катодом и анодом) вихреобразно по винтовой траектории, создавая гравитационное (инерционное) поле.

Сущность изобретения и его отличительные (от прототипа) признаки.

На фигуре 1 изображена схема установки для получения водорода и кислорода из водяного пара с электрической гравитационной водородной ячейкой. На фигуре 2 изображен продольный разрез электрической гравитационной водородной ячейки.

На фигуре 3 изображен поперечный разрез пакета дисковых пластин электрической гравитационной водородной ячейки в районе зазора между пластинами.

Как показано на рисунках, заявляемый способ и схема содержит: электрическую гравитационную водородную ячейку 1; охладитель 2 водорода и охладитель 3 кислорода; компрессор 4 водорода и компрессор 5 кислорода; электродвигатель 6, являющийся приводом компрессоров 4 и 5; аккумулирующий баллон 7 водорода и аккумулирующий баллон 8 кислорода; парогенератор 9 с камерой сгорания, не указанной на схеме и горелкой 10; клапан 11, регулирующий подачу пара в электрическую гравитационную водородную ячейку 1; клапан 13, подающий пар на потребители. Электрическая гравитационная водородная ячейка 1 соединена трубопроводами 12, с одной стороны с камерой сгорания парогенератора 10 через клапан 11, а с другой стороны с охладителем 2 водорода и охладителем 3 кислорода, которые соединены соответственно с компрессором 4 водорода и компрессором 5 кислорода. Компрессор 4 соединен трубопроводом 12 с аккумулирующим баллоном 7 водорода, а компрессор 5 с аккумулирующим баллоном 8 кислорода. Аккумулирующие баллоны 7, 8 соединены трубопроводами 12 с горелкой 10 парогенератора 9. Электрическая гравитационная водородная ячейка 1 содержит: корпус ячейки 14 и дисковые пластины 15 с разрезом 18; трубу 16 с отверстиями по образующей для свободного входа вовнутрь водорода; изоляторы 17, изолирующие пакет дисковых пластин от корпуса; штоки 19, на которые монтируются отдельно четные и нечетные дисковые пластины; изоляторы 20, изолирующие друг от друга четные и нечетные дисковые пластины. Дисковые пластины 15, изготовленные из немагнитной нержавеющей стали, имеют разрез 18, центральное отверстие для монтажа в нем трубы 16, шесть отверстий с диаметром 4-6 мм для монтажа пластин на шток 18 мм и шесть отверстий с диаметром 10 мм для прохождения в них штоков 19 с изолятором 20. Отверстия расположены по окружности и под углом 120°, по три отверстия каждого размера в районе внешнего диаметра диска и по три отверстия каждого размера в районе внутреннего диаметра. Пакет дисковых пластин, выполняющих функции электродов (катод и анод) и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные (четные, нечетные) дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Шаг шнеков определяется по формуле S=δ+2×C, где S - шаг шнека, δ - толщина диска равная 0,8÷1,5 мм, С - зазор между дисковыми пластинами равный 1,0÷4,5 мм. Винтовая форма дисковой пластины 15, которую имеет шнек, достигается фиксацией дисковой пластины 15 в отверстиях меньшего размера в определенных по высоте местах на штоках 19, жестко фиксированных относительно корпуса 14. Штоки 19, соединяющие одноименные дисковые пластины (четные или нечетные), обеспечивают электрическую связь между ними. Штоки 19 первого шнека проходят через дисковые пластины 15 второго шнека через изолятор 20, установленный в отверстие большего диаметра дисковой пластины 15 второго шнека и обеспечивающий изоляцию четной дисковой пластины 15 и нечетной. Прохождение штоков 19 второго шнека через дисковые пластины 15 первого шнека аналогично. К штокам 19 подводится постоянный (или импульсный резонансный, или последовательно постоянный и импульсно-резонансный) ток высокого напряжения от известных типов генераторов. Схема установки работает следующим образом: водород и кислород, находящийся в аккумулирующем баллоне 7 и аккумулирующем баллоне 8, подается через горелку 10 в камеру сгорания парогенератора 9. Соответствующее количество газов регулируется горелкой 10 известными способами. В камере сгорания смесь газов сгорает при температуре 2500-3000°C и в соответствии с формулой 2H₂+O₂=2H₂O превращается в водяной пар. Вода, находящаяся в парогенераторе 9, отбирает тепло сгорания, охлаждает образовавшийся водяной пар и преобразуется сама в пар с определенными параметрами. Когда температура водяного пара в камере сгорания парогенератора 9 снизится до 600°C, клапан 11 открывает доступ пару в электрическую гравитационную водородную ячейку 1. Внутри ячейки пар движется между дисками (катодом и анодом) вихреобразно по винтовой траектории, создавая гравитационное (инерционное) поле. Центробежные силы гравитационного поля отбрасывают кислород на периферию электрической гравитационной водородной ячейки 1, а центростремительные силы гравитационного поля притягивают водород к ее центру. Компрессор 4 через охладитель 2 всасывает водород из электрической гравитационной водородной ячейки 1 и нагнетает его в аккумулирующий баллон 7. Компрессор 5 через охладитель 3 всасывает кислород из электрической гравитационной водородной ячейки 1 и нагнетает его в аккумулирующий баллон 7. Далее цикл повторяется. Пар, произведенный в парогенераторе 9, может быть отобран через клапан 13 и использован в потребителях различного назначения. В случае необходимости использовать водород и кислород для других целей, их отбор производится непосредственно из аккумулирующих баллонов 7 и 8. В этом случае через клапан 11, регулирующий подачу пара, поступает необходимое дополнительное количество его от парогенератора 9.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для частичного или полного замещения углеводородного топлива на различных видах транспорта, в отопительных системах жилых и производственных помещений, в генераторах производства пара и для раздельного получения чистого кислорода и водорода для производственных, медицинских и других нужд. Способ получения водорода и кислорода из пара воды включает пропускание перегретого пара с температурой 500-550°C через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, при этом перегретый пар одновременно проходит и через гравитационное (инерционное) поле, создаваемое самим паром при его движении в электрической гравитационной водородной ячейке, и сепарирование смеси водорода с кислородом. Для создания гравитационного (инерционного) поля электрическая гравитационная водородная ячейка выполнена в виде набора дисковых пластин с центральным отверстием, выполняющих функции электродов и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные - четные, нечетные дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных. Изобретение позволяет значительно уменьшить габариты и повысить производительность установок. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ получения водорода и кислорода из перегретого пара воды с температурой 500-550°C при пропускании этого пара через электрическое поле постоянного тока высокого напряжения, отличающийся тем, что перегретый пар одновременно пропускают через электрическое поле и через гравитационное (инерционное) поле, создаваемое самим паром при его движении в электрической гравитационной водородной ячейке, вызывая тем самым более интенсивное разделение его на атомы водорода и кислорода и сепарирование смеси водорода с кислородом.

2. Устройство получения водорода и кислорода из перегретого пара воды, реализующее способ по п.1, отличающееся тем, что электрическая гравитационная водородная ячейка выполнена в виде набора дисковых пластин, выполняющих функции электродов - катод и анод, и направляющих для движения пара воды по винтовой траектории, и собранных таким образом, что дисковые пластины образуют двойной шнек, при этом одноименные - четные, нечетные дисковые пластины соединены между собой и электрически изолированы от разноименных.