BG62493B1 - Метод за увеличаване на допълнителната енергия приелектролиза на водата - Google Patents

Description

Изобретението се отнася до метод за увеличаване на количеството получена за единица време допълнителна енергия при електролиза на вода, който ще намери приложение при създаването на нови енергийни източници.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за получаване на допълнителна енергия при електролиза на тежка и на обикновена вода /1/. Всички автори, които са изучавали реалността на получаване на допълнителна енергия, при установяването й обикновено я свързват със студения ядрен синтез и я обясняват с причини, неподлежащи на контрол. Поради това контролиране, съответно увеличение на стойността на допълнителната енергия при електролиза на тежка или лека вода се счита за невъзможно.

Известно е също така, че водородно-кислородният горивен елемент, респективно осъществяващата се в него електрохимична рекомбинация, се характеризира с енергия, върху стойността на която практически не може да се влияе.

Техническа същност на изобретението и предимства

Методът за увеличаване на допълнителната енергия, получена при електролиза на вода, съгласно изобретението се състои в следното.

Едновременно се провеждат два процеса - електролиза и електрохимична рекомбинация на водата, при което едновременно се доставя при процеса кислород на повърхността на катода и водород на повърхността на анода, т.е. създаване на вътрешен източник на ток в клетката. Последното на практика се осъществява, като се осигурява размяна на електролизните продукти между електродите и/или като кислородът и водородът се внасят в клетката отвън към съответните електроди. В първия случай се осигурява смесване на получаваните при електролизата водород и кис лород в разтвора, т.е. към получавания на повърхността на катода водород се добавя кислород, а към получавания на повърхността на анода кислород се добавя водород. Когато двата газа се внасят отвън, се взимат мерки получаваните два газа при електролизата да се смесват в разтвора.

При провеждане на процеса по този начин се създават условия за допълнително увеличаване на получената енергия чрез увеличаване на стойностите на всеки един от параметрите: налягане /количество/ на доставяните на повърхността на електродите газове, съпротивление на разтвора, сила на тока и напрежение, каталитична активност на електродите по отношение на електрохимичната рекомбинация. Получаването на допълнителна енергия се осигурява, освен под формата на топлина, още като тя се акумулира непрекъснато.

Преди попадане на кислород върху катодната повърхност и на водород върху анода се извършва само процесът електролиза на водата. След достигане на молекули на двата газа до електродните повърхности се създават условия за извършване на обратния процес електрохимична рекомбинация, т.е. той е самопроизволен процес и при него не само не е необходима електрическа енергия, но и се отделя такава. По този начин външният източник на ток не пречи, а подпомага извършването на рекомбинацията, т.е. провеждането на двата процеса е неизбежно при тези условия на комбиниране на електролизна клетка и водородно-кислороден горивен елемент, при което се осъществява частична замяна на електролизата с електрохимична рекомбинация.

При самопроизволната електрохимична рекомбинация протича процес, който се различава само по своята посока от протичащата електролиза с външен източник на ток. Така че двата процеса се оказват еднакви по посока при условията на изобретението /практическа размяна на електродите при доставяне на съответните газове до повърхността им/, т.е. еднакви по посока и големина на тока и напрежението, съответно по енергия.

Както се вижда, при замяна на електролизата с електрохимична рекомбинация електролизата налага на рекомбинацията своите стойности на тока и напрежението, така че полученият при тази замяна горивен елемент в комбинация с електролизна клетка придобива възможности, каквито за обикновенния горивен елемент са невъзможни. Външният източник на ток, предназначен за осъществяване на електролизата на водата, определя еднакви електрохимични характеристики и за електрохимичната рекомбинация. Очевидно е, че получената енергия на управляемия чрез електролизата горивен елемент може практически да се повиши многократно спрямо обикновенния горивен елемент.

Основното предимство на метода съгласно изобретението се състои в това, че допълнителната енергия е равна на енергията на водородно-кислородния горивен елемент, която не е енергия, добавена към получаваната в клетката, а спестена на външния източник на ток при внасяне в клетката за извършване на електролизата на водата.

Примерно изпълнение

Методът за увеличаване на допълнителната енергия при електролиза на водата се осъществява в устройство, което служи едновременно и за измерване на получаваната енергия. То представлява калориметър, който по същество е Дюаров съд, запълнен с двойно дестилирана вода. Електролизната клетка изцяло е потопена в дестилираната вода и представлява херметически затворена стъклена епруветка, свързана със съд с променлив обем чрез спирална метална тръбичка, навита върху клетката. Над и под клетката са разположени две термодвойки /мед-константан/. На дъното на Дюаровия съд е разположена магнитна бъркалка. Проводниците на клетката, на термодвойките и на резистора, служещ за определяне на топлинния капацитет на калориметъра, преминават през отвор на Дюаровия съд. Катодът представлява паладиева жичка с диаметър 0,05 cm и дължина 32 cm, нагъната 21 пъти до образуване на снопче, което е поставено в перфорирана тънкостенна тефлонова тръбичка. Анодът представлява платинова жичка, спирално навита около катода /върху тефлоновата тръбичка/. Клетката съдържа около 3 ml тежка или обикновена вода /както е известно, разлика в химичните и електрохимичните отнасяния между тях няма/. Към водата се прибавят 0,01 М K₂SO₄. Постоянен ток се осигурява чрез потенциостат-галванос тат, а напрежението се регистрира чрез осцилоскоп. По време на експеримента непрекъснато се отчита зависимостта температура/ ТЕДС през интервали от 30 s.

Може да се използва с еднакъв успех както вкарване в клетката отвън на кислород и водород към повърхността на съответните електроди, така и размяна на електролизните продукти, като се осигурява възможност двата 10 електрода директно да осъществяват размяна на получените газове, което е необходимо за извършване на рекомбинацията. За това спомага включително и извънредно малкото разстояние между повърхностите на двата електро15 да, определящо се от дебелината на тефлоновата тръбичка, в която се намира катодът.

След проследяване на зависимостта напрежение/ време при пропускане на ток I ** 0,128 А през клетката за време 181,32 s приА Е- 19 20 V, се определя вложената за електролизата например на тежка вода електрическа енергия, която е 1020 J.

След снемане кривата температура/ ТЕДС/: време се отчита повишаване на тем25 пературата с 1,44®С. На базата на тези данни се определя количеството отделена топлина при електролизата - Q = K.At - 1210 J.

Ако се добави към тази стойност и химическата енергия от образуването на тежка 30 вода от получените при електролизата деутерий и кислород, която е 35 J, се получава общо 1245 J.

За допълнителната енергия при този процес се получава 1245 - 1020 = 225 J.

Следователно, може да се направи изводът, че получената допълнителна енергия при електролизата на водата, осъществена по метода съгласно изобретението, е енергия на създаващия се при електролизата горивен елемент.

За практиката от особено значение е тази неизползвана възможност за увеличаване на тази енергия чрез увеличаване на участието на електрохимичната рекомбинация, най-вече чрез увеличаване на количествата доставен до елек45 тродите кислород и водород или чрез увеличаване на стойностите на тока и напрежението при електролизата, а също и чрез увеличаване на каталитичната активност на процеса електрохимична рекомбинация. С други думи, кол50 кото е по-голямо участието на влаганата химична енергия при процеса рекомбинация спрямо влаганата електрическа енергия при про цеса електролиза, толкова повече допълнителна енергия ще се получи.

Чрез управляемия горивен елемент тук не се нарушава законът за съхранение на енергията, защото в случая се извършва добавяне 5 на енергията от електрохимичната рекомбинация към електрическата енергия на външния източник на ток за електролизата. За да няма никакви загуби на енергия, тази енергия, получена от горивния елемент, може да се акумули- 10 ра непрекъснато, превръщайки се в електрическа енергия.

Claims (2)

1. Метод за увеличаване на допълнителната енергия при електролиза на водата - тежка или лека, характеризиращ се с това, че се провеждат едновременно двата процеса - електролиза и обратният процес - електрохимична рекомбинация на водата, при което се осигурява едновременно доставяне при процеса на кислород на повърхността на катода и на водород на повърхността на анода, като последното се осъществява чрез създаване на условия за размяна на продуктите на електролизата и/или като кислородът и водородът, необходими за рекомбинацията, се внасят отвън към електродните повърхности, а подпомагането на процеса рекомбинация се осъществява чрез увеличаване на количеството доставени газове на електродите за единица време чрез увеличаване стойностите на тока и напрежението при електролизата, както и чрез увеличаване на каталитичната активност на електродите по отношение на процеса рекомбинация.

2. Метод за увеличаване на допълнителната енергия съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че произвежданата от управляемия чрез електролиза водородно-кислороден горивен елемент се акумулира непрекъснато под формата на електрическа енергия.