RU2167958C2 - Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода - Google Patents
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167958C2 RU2167958C2 RU99111975/12A RU99111975A RU2167958C2 RU 2167958 C2 RU2167958 C2 RU 2167958C2 RU 99111975/12 A RU99111975/12 A RU 99111975/12A RU 99111975 A RU99111975 A RU 99111975A RU 2167958 C2 RU2167958 C2 RU 2167958C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- hole
- oxygen
- hydrogen
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Устройство относится к физико-химическим технологиям получения тепла, водорода и кислорода. Устройство имеет корпус с осевым отверстием и цилиндроконическим приливом и нижнюю крышку, которые образуют совместно с корпусом межэлектродную камеру с сообщающимися между собой анодной и катодной полостями, кольцевой анод с отверстиями расположен в анодной полости, а стержневой катод вставлен в диэлектрический стержень, который вводится в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в нижней крышке. Это дает возможность центрировать рабочую часть катода относительно отверстия втулки из тугоплавкого материала, вставленной в сквозное осевое отверстие корпуса. При этом диаметр отверстия втулки меньше диаметра катода. Патрубок для ввода рабочего раствора расположен в анодной камере, патрубки для вывода кислорода подведены к верхней части анодной полости, патрубки для вывода водорода подведены к верхней части катодной полости, патрубок для вывода парогазовой смеси установлен в осевом отверстии корпуса. Данная установка позволяет получить тепловую энергию путем нагрева раствора с помощью плазмы и получить водород и кислород путем электролитического и термического разложения воды одновременно. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области физико-химических технологий получения тепловой энергии, водорода и кислорода.
Известно устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода при электролизе воды, содержащее корпус, в котором смонтированы низковольтные, но высокотемпературные электролитические ячейки, в которых вода разлагается на водород и кислород (Иванов В.С., Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением.- М.-Л.: Энергоиздат, 1965, с. 107 - 111).
Недостатком этого устройства является то, что для получения водорода и кислорода используется только процесс электролитической диссоциации молекул воды и не используется процесс термической ее диссоциации.
Известно также устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательны полюсом источника питания (GB 1139614 A, 08.01.1969).
Недостатком такого устройства является использование только процесса электролитической диссоциации молекул воды.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в получении тепловой энергии путем нагрева раствора с помощью плазмы и получении водорода и кислорода путем электролитического и термического разложения воды одновременно.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащем корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания, согласно изобретению, корпус с осевым отверстием имеет нижний цилиндроконический прилив, нижнюю крышку, образующую совместно с корпусом межэлектродную камеру, разделенную цилиндроконическим приливом корпуса на сообщающиеся между собой в нижней части анодную и катодную полости, плоский кольцевой анод с отверстиями расположен в анодной полости, стержневой катод, выполненный из тугоплавкого материала, с тугоплавкой защитной втулкой вставлен в диэлектрический стержень с наружной резьбой, посредством которой он введен в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в нижней крышке и центрирован у входа в отверстие тугоплавкой втулки, диаметр которой меньше диаметра цилиндрического катода, патрубок для ввода рабочего раствора расположен на боковой цилиндрической поверхности нижней крышки и в средней части анодной полости, патрубки для вывода кислорода установлены в верхней части анодной полости, патрубки для вывода водорода установлены в верхней части катодной полости, патрубок для вывода парогазовой смеси установлен в сквозном осевом отверстии корпуса.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства.
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала с осевым отверстием 2 и цилиндрическим приливом 3, нижнюю крышку 4, образующую совместно с корпусом нижнюю межэлектродную камеру 5, анодную 6 и катодную 7 полости, кольцевой анод 8 с отверстиями, соединенный с положительным полюсом источника питания, стержневой катод 9, соединенный с отрицательным полюсом источника питания, защищен от перегрева трубкой 10 из тугоплавкого материала и размещен в диэлектрическом стержне 11, вводимом в межэлектродную камеру 5 через резьбовое отверстие 12 крышки 4 и центрируемый у входа в отверстие втулки 13 из тугоплавкого материала, вставленной в сквозное отверстие 2 корпуса 1, патрубок 14 для ввода в устройство рабочего раствора, патрубки 15 для вывода кислорода из анодной полости, патрубки 16 для вывода водорода из катодной полости и патрубок 17 для вывода парогазовой смеси.
Диэлектрический стержень 11 вместе с катодом 9 за счет резьбового отверстия 12 в крышке 4 и своей наружной резьбы имеет возможность регулировать величину зазора S между цилиндрическим катодом 9 и отверстием во втулке 13 из тугоплавкого материала. Катод 9 фокусируется у входа в отверстие втулки 13 на величину S = 0,2...1,0d (где d - диаметр отверстия во втулке 13). Соотношение диаметра D цилиндрической части катода 9 и диаметра d отверстия втулки 13 определяется коэффициентом центрирования катода Kc, изменяющимся в пределах 1,3 < Kc < 1,7.
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода работает следующим образом.
Анодную 6 и катодную 7 полости межэлектродной камеры 5 заполняют слабым раствором щелочи или кислоты через патрубок 14 и устанавливают необходимый расход раствора. Затем устройство подключают к электрической сети и постепенно повышают напряжение до появления устойчивой плазмы. Кислород, выделившийся у анода 8, поднимается в верхнюю часть анодной полости 6 и удаляется через патрубки 15.
Газообразный молекулярный водород, формирующийся на границе плазма - жидкость частично собирается в верхней части катодной полости 7 и выходит через патрубки 16, а основная часть парогазовой смеси выходит через патрубок 17, введенный в осевое отверстие 2.
Под действием электрического поля между многократно уменьшенной площадью катода по отношению к площади анода формируется начальный, сфокусированый на катод поток ионов щелочного металла и протонов. Имея запас кинетической энергии при движении к катоду, ионы щелочного металла и первичные протоны выбивают протоны атомов водорода из молекул воды H2O и ионов гидроксиния H3O+. Достигнув катода, протоны приобретают электроны и образуют атомы водорода, излучая фотоны, которые формируют плазму атомарного водорода с температурой 5000. . .10000oC. Энергия этой плазмы и служит источником термической диссоциации воды на водород и кислород и источником дополнительной энергии, наличие которой легко фиксируется по энергии нагретого раствора, испарившейся воды и собранных газов. Одновременно с этим у анода идет электролитический процесс выделения кислорода.
Поскольку диаметр отверстия во втулке 13 меньше диаметра цилиндрического катода, то это увеличивает площадь активного контакта раствора с катодом и за счет этого повышается эффективность устройства.
Таким образом, водородная плазма у катода является источником тепловой энергии, передаваемой водному раствору, и источником атомарного и молекулярного водорода и кислорода одновременно.
Эффективность технологического процесса зависит от многих факторов. Главными из этих факторов являются коэффициент центрирования Kc катода 9 и коэффициент его фокусировки S. Величина коэффициента центрирования определяется по формуле
где d - диаметр сквозного отверстия 3,
D - диаметр катода 9.
где d - диаметр сквозного отверстия 3,
D - диаметр катода 9.
Экспериментально установлено, что оптимальная величина коэффициента центрирования Kc катода 9 находится в пределах 1,3 < Kc < 1,7, а коэффициент фокусировки S, определяющий величину входа катода 9 в отверстие втулки 13, изменяется в пределах (0,2 < S < 1,0d).
Эффективность устройства определяет общий показатель эффективности K0, учитывающий электрическую энергию Ee, вводимую в устройство, тепловую энергию Et, которая аккумулируется в нагретом водном растворе и водяном паре, и энергию Eg, содержащуюся в выделившихся газах: водороде и кислороде.
где Ee - электрическая энергия,
Et - тепловая энергия,
Eg - энергия, содержащаяся в выделившихся газах.
Экспериментально установлено, что при учете только энергии, содержащейся в нагретом водном растворе и водяном паре, показатель эффективности принимает значения K0 = 1,5 ± 1,7. Приближенный учет выделившихся газов повышает этот показатель до 2,2 ± 0,2.
Claims (1)
- Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания, отличающееся тем, что корпус с осевым отверстием имеет нижний цилиндроконический прилив, нижнюю крышку, образующую совместно с корпусом межэлектродную камеру, разделенную цилиндроконическим приливом корпуса на сообщающиеся между собой в нижней части анодную и катодную полости, плоский кольцевой анод с отверстиями расположен в анодной полости, стержневой катод, выполненный из тугоплавкого материала, с тугоплавкой защитной втулкой вставлен в диэлектрический стержень с наружной резьбой, посредством которой он введен в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в нижней крышке и центрирован у входа в отверстие тугоплавкой втулки, диаметр которого меньше диаметра цилиндрического катода, патрубок для ввода рабочего раствора расположен в средней части анодной полости, патрубки для вывода кислорода установлены в верхней части анодной полости, патрубки для вывода водорода установлены в верхней части катодной полости, патрубок для вывода парогазовой смеси установлен в сквозном осевом отверстии корпуса.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (ru) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (ru) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99111975A RU99111975A (ru) | 2001-05-20 |
RU2167958C2 true RU2167958C2 (ru) | 2001-05-27 |
Family
ID=20220864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (ru) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167958C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7384619B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-06-10 | Bar-Gadda, Llc | Method for generating hydrogen from water or steam in a plasma |
WO2012055624A1 (de) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | Stoecklinger Robert | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von brenngas in einem plasma |
RU2821976C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство проточного типа для получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
-
1999
- 1999-06-02 RU RU99111975/12A patent/RU2167958C2/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИВАНОВ В.С., СЕРЕБРЯНСКИЙ Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. - М.-Л.: Энергия, 1965, с.107-111. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7384619B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-06-10 | Bar-Gadda, Llc | Method for generating hydrogen from water or steam in a plasma |
WO2012055624A1 (de) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | Stoecklinger Robert | Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von brenngas in einem plasma |
RU2821976C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Устройство проточного типа для получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
RU2821975C1 (ru) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Способ получения тепловой энергии, водорода и кислорода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA013479B1 (ru) | Способ получения тепловой энергии | |
RU2167958C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2157861C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
JP2004059977A (ja) | 水素ガスの発生方法および水素ガス発生装置 | |
RU2596605C2 (ru) | Водородный генератор электрической энергии | |
RU2175027C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2177512C1 (ru) | Устройство для получения электричества, тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2821976C1 (ru) | Устройство проточного типа для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2347855C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии и парогазовой смеси | |
RU2821975C1 (ru) | Способ получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2210630C1 (ru) | Устройство для получения газовой смеси и трансмутации ядер атомов химических элементов | |
RU2157427C1 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии водорода и кислорода | |
RU99112024A (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU2157862C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии и парогазовой смеси | |
RU2816471C1 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии водорода и кислорода с регулированием мощности | |
RU2346084C2 (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
CA2897246C (en) | A steam generator using a plasma arc | |
RU2178435C2 (ru) | Устройство для производства алмазов | |
RU2003135142A (ru) | Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода | |
RU42877U1 (ru) | Плазмодинамический парогенератор | |
EP2764759A1 (en) | Method and a device for production of plasma | |
RU2072640C1 (ru) | Электродуговая плазменная горелка | |
RU2788269C1 (ru) | Способ получения тепловой энергии, извлечения электрической энергии и устройство для его реализации | |
RU2232829C1 (ru) | Устройство для получения водорода и кислорода | |
RU2466514C2 (ru) | Способ получения электрического разряда в парах электролита и устройство для его осуществления |