WO2019174659A1 - Verfahren und anordnung zur herstellung von deuterium reduziertem wasser - Google Patents

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WO2019174659A1
WO2019174659A1 PCT/DE2018/100235 DE2018100235W WO2019174659A1 WO 2019174659 A1 WO2019174659 A1 WO 2019174659A1 DE 2018100235 W DE2018100235 W DE 2018100235W WO 2019174659 A1 WO2019174659 A1 WO 2019174659A1
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plasma
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catalyst
hho gas
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Dieter Erwin SCHULZE
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Karl Bau Gmbh
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    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/08—Processing by evaporation; by distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B5/00—Water
    • C01B5/02—Heavy water; Preparation by chemical reaction of hydrogen isotopes or their compounds, e.g. 4ND3 + 7O2 ---> 4NO2 + 6D2O, 2D2 + O2 ---> 2D2O
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/08—Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having supplementary heating
    • F23G5/085—High-temperature heating means, e.g. plasma, for partly melting the waste
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/99005—Combustion techniques using plasma gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C2900/00—Special features of, or arrangements for combustion apparatus using fluid fuels or solid fuels suspended in air; Combustion processes therefor
    • F23C2900/9901—Combustion process using hydrogen, hydrogen peroxide water or brown gas as fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23G—CREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2204/00—Supplementary heating arrangements
    • F23G2204/20—Supplementary heating arrangements using electric energy
    • F23G2204/201—Plasma

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of deuterium reduced water. Furthermore, the invention relates to an arrangement for the production of deuterium reduced water with an electrolyzer and a reactor with combustion chamber, wherein the recovered from the electrolysis HHO gas is injected into the reactor, ignited and reacted in a plasma to water of reaction.
  • HHO gas means a mixture of hydrogen and oxygen in the atomic ratio twice H to once O, as it arises as a reaction product in the electrolysis of water.
  • HHO gas is also called brown gas.
  • the HHO gas is generated directly in a DC electrolysis before injection of this HHO gas into the reactor.
  • HHO gas is supplied to a combustion outlet opening, wherein compressed air is injected via an air jet nozzle in the Brownsche gas for pressure equalization.
  • CN 1085191 describes the production of deuterium-free water via steam fractionation.
  • CN 101224929 describes a production process for deuterium-reduced water having a deuterium content of below 150 ppm.
  • a deuterium-reduced water with a deuterium content between 0.2 ppm and 125 ppm is to be produced by a distillation cascade according to CN 101597031.
  • WO 2017/001874 A1 describes a process for the economic production of deuterium-reduced water in which mineral hydrocarbons are oxidized and reaction water having a reduced deuterium content of 122-126 ppm is produced and condensed, after which a further reduction in deuterium is achieved by fractional distillation or Rectification is achieved.
  • WO 2005/65631 A2 describes advantageous applications for cosmetic products.
  • US 2014/141095 A1 describes the use of deuterium reduced Water in insulin resistance
  • WO 1996/33129 A1 describes the use of deuterium-reduced water for cancer treatment.
  • deuterium reduced water should also help against hypertension, such as
  • WO 2014/045072 A1 describes.
  • the disadvantage is that there are hardly any economical processes for the industrial production of deuterium-reduced water.
  • the object of the invention is to provide a method and arrangement starting from DE 10 2016 001 334 A1 for the production of deuterium-reduced water.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 or with a
  • the deuterium content in the resulting reaction water actually reduces from originally about 155 ppm of deuterium in the input water to about 60 to 75 ppm of deuterium in the reaction water.
  • the essential idea is that recombination of hydrogen and oxygen is accompanied by a considerable deuterium reduction, as evidenced by US 2005/0109604 A1, for example.
  • Another idea is that when HHO gas is burnt, it can perfectly react in reaction water without any interfering byproducts, with the high energy density resulting in combustion in a very high temperature plasma. Any resulting excess heat can be used for further processes.
  • metal oxide as a catalyst, a high-energy plasma in the combustion of HHO gas at temperatures of
  • the air is supplied so that virtually forms a plasma surrounding air layer, which Keeps extreme temperatures of the flame in the plasma away from the walls of the combustion chamber.
  • the plasma with the surrounding fresh air supplied then reaches as mixed exhaust air at temperatures of below 600 ° C, the combustion chamber adjacent to the exhaust air duct.
  • the exhaust air in this process is emission-free and consists mainly of
  • the nitrogen contained in the supplied air and the other constituents are split and / or taken up in the catalyst. After condensation of the water of reaction
  • the almost exclusively made of oxygen exhaust air can be used for other processes.
  • the exhaust air (oxygen) as well as the heat produced may also be used for a separate methanol synthesis process to supply fuel cells.
  • the electrolysis device splits pure water H 2 0 by means of electrical energy in HHO gas, which is fed directly to the reactor for combustion.
  • the combustion takes place in the combustion chamber of the reactor by injecting and igniting the HHO gas and directing the flame at the catalyst. Due to the catalytic effect, a plasma with temperatures of
  • the combined use of DC electrolysis and ignition of the gas (plasma) results in therapeutically replaceable deuterium-reduced water being obtained after a single pass.
  • a plasma is used, but not with the help of strong magnets od. Like. Must be kept. Instead, the special air duct serves to trap and hold the plasma.
  • Catalyst support plate on which the catalyst is kept, is heated too much and damaged.
  • the influence of the catalyst on the combustion reaction can be controlled particularly well by the fact that the catalyst support plate on which the
  • Catalyst rests is arranged rotatable and / or height adjustable in the combustion chamber.
  • a rotating and lifting device is preferably provided below the catalyst support plate on the cylinder axis of the combustion chamber with external drive means.
  • the device for the combustion chamber is standing cylindrical shape with a circular catalyst support plate formed at the lower end, preferably three HHO gas nozzles in the cylindrical side wall in
  • Cylinder axis directed downwards and above the catalyst support plate are provided.
  • the HHO gas flame is directed obliquely from above onto the catalyst resting on the catalyst support plate.
  • annular space is provided around the combustion chamber, through which the fresh air is guided to the air supply openings.
  • the sucked or pressurized fresh air flows through the annulus on the outside of the combustion chamber directly to the air supply openings, from where the
  • the catalyst contains up to 1/3 of its mass of water to further improve the catalytic action of the metal oxides and the
  • the cylindrical combustion chamber at a gas flow rate of 5 to 20 Nm 3 / h HHO gas has a diameter of 20 to 50 cm and a height of 50 to 150 cm.
  • the catalyst preferably has a total mass of from 1 kg to 10 kg.
  • the catalyst consists of pulverulent and / or coarse-crystalline metal oxides selected from Al 2 O 3 , CuO, ZnO, ZrO 2 , NiO and / or Ga 2 O 3 , particularly preferably predominantly Al 2 0 3 .
  • the intensive combustion of the HHO gas is also formed due to the significantly increased by the grain of the catalyst surface.
  • the catalyst is not consumed in the continuous operation of the reactor. Rather, there is an increase in weight, so an increase in the catalyst due to absorbed from the air elements. Furthermore, it is to be expected that in the plasma by chemical processes with existing carbon from the air gems are formed and accumulate in the catalyst.
  • the gems should have a Mohs hardness of 8 to 10, so that they could be used, for example, for industrial purposes. Accordingly, the purpose of the method described here can additionally or alternatively be gemstone production and / or C0 2 reduction.
  • Plasma temperature for the production of deuterium reduced water can also be used separately to produce technically usable sapphires in a separate process, for example, for new displays, screens or particularly insensitive structures for technical use.
  • the more stable plasma thus produced becomes spatially more material-friendly by superposition with atmospheric oxygen and the process of gemstone formation is amplified similar to the natural formation by the temperatures and the ionized plasma.
  • water preferably 0.2 l / h to 100 l / h, injected during the combustion in the flame region of the plasma in the reactor.
  • water injection nozzles are preferably arranged parallel to the HHO gas nozzles for the HHO gas, which are acted upon by short water pressure pulses and, for example, inject 1 ml to 15 ml per pulse into the combustion chamber. It can be stimulated 10 to 30 pulses per minute.
  • Fig. 1 is a schematic arrangement plan.
  • Fig. 1 the arrangement for the production of deuterium reduced water is shown in a schematic schematic diagram.
  • the arrangement comprises an electrolyzer device 1 (eg an OH5500 type HHO generator), which is connected to a power supply 11, for example via a 440 V / 63 A three-phase current meter. Furthermore, at the Electrolysis apparatus 1 connected to a water line 23, which is supplied by a water supply 21 (for example, from a domestic water connection) via a water pretreatment 2, in particular an ion exchanger.
  • an electrolyzer device 1 eg an OH5500 type HHO generator
  • a power supply 11 for example via a 440 V / 63 A three-phase current meter.
  • a water supply 21 for example, from a domestic water connection
  • a water pretreatment 2 for example, from a domestic water connection
  • the pretreated water is decomposed electrolytically into hydrogen and oxygen in the atomic ratio of two hydrogen atoms to an oxygen atom as so-called brownsches gas (HHO gas) and fed to a HHO gas distributor 12, the gas evenly on three HHO gas lines 13 (FIG. here for the sake of clarity only two lines shown) distributed and the appropriate HHO gas nozzles 14 zumony.
  • HHO gas brownsches gas
  • the HHO gas nozzles 14 for the HHO gas are arranged in a reactor 4, in which the HHO gas is burned.
  • the reactor 4 has a cylindrical combustion chamber 41, which has a catalyst support plate 42 in the lower part of the combustion chamber 41, on which a catalyst 40, here consisting of crystalline Al 2 0 3 powder or grains rests.
  • the catalyst support plate 42 is circular and terminates almost the entire space of the cylindrical combustion chamber 41 at its lower end, wherein a rotating and lifting device 43 under the
  • Catalyst support plate 42 coaxial with the cylinder axis (Z) of
  • Combustion chamber 41 is arranged, with which the catalyst support plate 42 can be rotated and moved up and down.
  • 4 drive means 44 are provided on the outside of the reactor, so that the
  • Catalyst support plate 42 with the catalyst resting thereon 40 is rotatably and / or height-adjustable in the combustion chamber 41 is arranged.
  • the HHO gas nozzles 14 for the HHO gas are arranged above the catalyst support plate 42 so that the HHO gas is directed down to the catalyst 40 at an angle of 30 ° to 75 ° to the cylinder axis (Z).
  • electrical ignition means are provided to ignite the HHO gas. Accordingly, then the flame at the HHO gas combustion directed to the catalyst 40.
  • Embodiment three HHO gas nozzles 14 are provided in the circumferential direction at 120 ° in the wall of the cylindrical combustion chamber 41.
  • Fig. 1 are for drawing easier representation only two
  • HHO gas nozzles 14 shown. Of course, different designs with only one HHO gas nozzle 14, two HHO gas nozzles 14 and also several HHO gas nozzles 14 are conceivable.
  • annular space 32 is formed, which is acted upon by a fan 3 with fresh air 31.
  • a fan 3 is acted upon by a fan 3 with fresh air 31.
  • Air supply openings 33 provided so that the fan 3 easily
  • Combustion chamber 41 near the HHO gas nozzles 14 is supplied.
  • Preference is given in addition to a water injection provided with water from the water pretreatment 2 via a water pipe 23 and a
  • HHO gas nozzles 14 can be fed. Accordingly, are close to the
  • Water distribution 22 with a timing controller 22 provided therein for the injection of a small amount of water, for example, 1 to 15 ml per clocked pressure pulse and water nozzle 24 are prepared.
  • Clock control 22 for example, 20 times per minute trigger a corresponding water pulse.
  • an exhaust duct 45 connects, which dissipates the forming plasma combustion and the annular, the plasma umschmony supplied fresh air 31 as exhaust air.
  • the exhaust air duct 45 and the entire cylindrical combustion chamber 41 are cooled on the outside via the fresh air 31 supplied in the annular space 32.
  • the exhaust duct 45 leads to a heat exchanger 5, from which excess process heat is supplied to a heat sink 51 by means of a circulation power 52. It is preferred that the excess process heat for further thermal utilization, such as power generation, heating purposes or the like is used. Here can also heat for a
  • the heat exchanger 5 may also consist of a plurality of successively connected heat exchangers 5 and
  • Cooling elements consist of which then after passing through the
  • Heat exchanger 5 performs an exhaust duct 53 to the outside.
  • a partial flow of the exhaust air from the exhaust air duct 53 can be supplied as supply air of the fresh air 31.
  • Reactor 4 supply a larger amount of water.
  • Condensate line 61 is led to a treatment for deuterium reduced water 6.
  • the water treatment 6 has a filter and
  • Dosing station 62 in which the water condensate is filtered as a precaution and, if necessary, supplemented with minerals. From the filter and metering station 62, a filling line 63 leads to the filling or further use of the deuterium-reduced water.
  • HHO gas is generated by means of direct current electrolysis, supplied by a mains power supply 11 and the HHO gas distributor 12th fed.
  • the HHO gas is divided into three HHO gas lines 13 for supplying the HHO gas nozzles 14 and, if necessary, regulated in the volume flow.
  • the flowing into the HHO gas nozzles 14 HHO gas is ignited by means not shown, electrical ignition systems and burned directed to the catalyst 40.
  • the catalyst 40 consists of metal oxide, in particular Al 2 O 3 in a powdery, crystalline state.
  • the catalyst 40 causes a plasma with a temperature of about 2800 ° C to 3500 ° C arise.
  • Lifting device 43 the fresh air supply and possibly regulated by additional injection of water.
  • fresh air 31 which is supplied via the fan 3 via the annular space 32 and air supply openings 33 directly in the region of the HHO gas nozzles 14, flows into the combustion chamber 41 and forms a plasma
  • Fresh air 31 leads to a total of cooled exhaust air at a temperature of ⁇ 600 ° C. This exhaust air is then fed to the heat exchanger 5 in the exhaust duct 45.
  • the water distributor with control 22 is provided, which injects short water pulses via the water nozzles 24 near the HHO gas nozzles 14 directly into the combustion flame.
  • the water distributor with control 22 injects short water pulses via the water nozzles 24 near the HHO gas nozzles 14 directly into the combustion flame.
  • the reaction water vapor is largely separated by condensation and the product deuterium produces reduced water.
  • the carbon taken up in the catalyst 40 leads to the formation of gems under the extreme conditions in the plasma. Therefore, the catalyst 40 should be replaced from time to time, for example, once or twice a year.
  • the catalyst 40 of metal oxides, here Al 2 0 3 is not consumed in the combustion process.
  • the process sequence can thus also be used for the production of gemstones and thus for C0 2 reduction.
  • Catalyst 40 in addition, the plasma generated via the catalyst 40 intensified and spatially stable generated. It is expressly pointed out that the combustion process is emission-free and even leads to an enrichment of oxygen in the exhaust air and reduction of C0 2 - content. If, for example, 100,000 l of deuterium-reduced water are produced per day, this leads to a C0 2 reduction in the exhaust air of 1,500 l per year.
  • the HHO combustion piezoelectric electronic ignition devices may preferably be used. Possibly. the HHO gas nozzles 14 are inserted through a corresponding opening in the combustion chamber 41 and, if necessary, extendable, for example, to change the HHO gas nozzle 14 as needed.
  • desalinated water can be used in the combustion chamber 41, which is injected via the water pretreatment 2, in particular by means of an ion exchanger, and the water distributor 22 with clock control via water nozzles 24 directly in the region of the plasma.
  • the additional water injection achieves a greater yield of deuterium-reduced water.
  • Water injection can be used for additional cooling of the reactor 4, if in the combustion monitoring in the combustion chamber 41 excessively high temperatures should arise.
  • the temperature monitoring is preferably carried out via a pyrometer to ensure a fast reaction and non-contact temperature measurement.
  • the ionized plasma can breathe, so that the exhaust air in the region of the exhaust air duct 45 has already cooled below 600 ° C. before entering the heat exchanger 5.
  • the already cooled to below 600 ° C exhaust air is the exhaust duct 45 the
  • Heat exchanger 5 is supplied, in which the excess process heat dissipated and thus the exhaust air is cooled so far that the water contained therein condenses. This resulting water of reaction has a significantly reduced deuterium content.
  • This condensate is fed via condensate line 61 to the filter and metering station 62.
  • a special "Aqua Filter System” can be installed there, containing radioactive substances, nitrate, nitrite, pesticides, solvents, pharmaceutical residues, hormones,
  • Catalyst support plate 42 2 kg Al 2 0 3 - catalyst were kept.
  • the cylindrical combustion chamber 41 had a diameter of 200 mm and a height of 500 mm.
  • 100 l of deuterium-reduced water per day could be produced, which would lead to a C0 2 reduction of 2000 kg per year.
  • the deuterium-reduced water had a deuterium content of ⁇ 80 ppm according to VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Elektrolyse gewonnenes HHO-Gas in einem Reaktor (4) eingedüst und gezündet und in Gegenwart von einem Katalysator (40) aus Metalloxiden bei Temperaturen von 2800°C bis 3500°C in einem Plasma zu entstehendem Reaktionswasser umgesetzt wird, wobei Luft dem Verbrennungsofen zugeführt wird, die Luft das Plasma umgibt und somit das Plasma gekühlt wird und anschließend das Plasma nach der Verbrennung als Abluft abgekühlt und das darin befindliche Reaktionswasser kondensiert und aufgefangen wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser mit einer Elektrolysevorrichtung (1) und einem Reaktor (4) mit Verbrennungsraum (41), wobei das aus der Elektrolysevorrichtung (1) gewonnene HHO-Gas in den Reaktor (4) eingedüst, gezündet und in einem Plasma zu Reaktionswasser umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine HHO-Gasdüse (14) für das HHO-Gas im Verbrennungsraum (41) vorgesehen ist, im Verbrennungsraum (41) Metalloxide pulverförmig und/oder grob-kristallin als Katalysator (40) angeordnet sind, im Verbrennungsraum (41) Luftzuführöffnungen (33) vorgesehen sind und ein Abluftkanal (45) am Verbrennungsraum (41) anschließt, wobei durch die Luftzufuhröffnungen (33) Frischluft (31) in den Verbrennungsraum (41) zufließt, die zugeführte Frischluft (31) als Abluft das Plasma umschließt und mit dem aus dem Plasma entstehenden Reaktionswasser in den Abluftkanal (45) geführt ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser. Ferner betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser mit einer Elektrolysevorrichtung und einem Reaktor mit Verbrennungsraum, wobei das aus der Elektrolysevorrichtung gewonnene HHO-Gas in den Reaktor eingedüst, gezündet und in einem Plasma zu Reaktionswasser umgesetzt wird. Dabei bedeutet HHO-Gas eine Mischung von Wasserstoff und Sauerstoff genau in dem atomaren Verhältnis zweimal H zu einmal O, wie es als Reaktionsprodukt bei der Elektrolyse von Wasser entsteht. HHO-Gas wird auch brownsches Gas genannt. Das HHO-Gas wird direkt bei einer Gleichstromelektrolyse vor Eindüsung dieses HHO-Gases in den Reaktor erzeugt.
Die Umsetzung von Wasserstoff und Luftsauerstoff zu Reaktionswasser bzw. von HHO-Gas zu Reaktionswasser sind im Stand der Technik bekannt.
Beispielsweise wird ein derartiges Verfahren und Verbrennungsofen dafür in der DE 10 2016 001 334 A1 beschrieben.
Aus der US 2004/0013988 A1 ist ein Brenner für brownsches Gas (HHO-Gas) und ein Heizsystem mit diesem Brenner bekannt, bei dem das brownsche Gas in einer halbgeschlossenen Verbrennungskammer verbrannt wird.
Ferner ist aus der KR 102 000 040 478 A ein Luftdüsenbrenner für die
Verbrennung von brownschem Gas bekannt, bei dem brownsches Gas
(HHO-Gas) einer Verbrennungsaustrittsöffnung zugeführt wird, wobei Druckluft über eine Luftstrahldüse in das brownsche Gas zum Druckausgleich eingedüst wird. Darüber hinaus ist es im Stand der Technik bekannt, für besonders
bekömmliches Trinkwasser den Deuteriumgehalt im herkömmlichen Wasser zu reduzieren. Der natürliche Deuteriumgehalt im Wasser liegt bei ca. 155 ppm. Die Erstellung von Deuterium freiem bzw. reduziertem Wasser wird daher in der Literatur vielfach beschrieben. Beispielsweise beschreibt die CN 1085191 die Erstellung von Deuterium freiem Wasser über eine Wasserdampffraktionierung. Ebenso beschreibt die CN 101224929 ein Herstellungsverfahren für Deuterium reduziertes Wasser mit einem Deuteriumgehalt von unterhalb 150 ppm. Ebenso soll durch eine Destillationskaskade gemäß CN 101597031 ein Deuterium reduziertes Wasser mit einem Deuteriumgehalt zwischen 0,2 ppm und 125 ppm erzeugt werden. Diese Verfahren sind aufwendig. Häufig muss zur Erreichung einer merklichen Deuteriumreduzierung der Prozess in mehreren Durchläufen durchgeführt werden.
In der CN 102398894 wird ein Herstellungsverfahren für Deuterium reduziertes Wasser beschrieben, bei dem das Wasser zunächst durch Elektrolyse aufgespalten und durch Wasserstoff-Sauerstoff Rekombination und
Rektifikationstechniken erstellt wird.
Ferner wird in der WO 2017/001874 A1 ein Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser beschrieben, bei dem mineralische Kohlenwasserstoffe oxidiert und dabei Reaktionswasser mit einem reduzierten Deuteriumgehalt von 122-126 ppm erzeugt und kondensiert werden, wonach eine weitere Deuteriumreduzierung über fraktionierte Destillation oder Rektifikation erreicht wird.
Die positiven Eigenschaften von Deuterium reduziertem Wasser für die
Behandlung von Krankheiten oder zur allgemeinen Gesunderhaltung werden in vielen Veröffentlichungen herausgestellt. Beispielsweise werden in der
US 5,855,921 A Getränke aus Deuterium reduziertem Wasser angepriesen. Die WO 2005/65631 A2 beschreibt vorteilhafte Anwendungen für Kosmetikprodukte. Die US 2014/141095 A1 beschreibt die Anwendung von Deuterium reduziertem Wasser bei Insulinresistenz, wohingegen WO 1996/33129 A1 die Verwendung von Deuterium reduziertem Wasser zur Krebsbehandlung beschreibt. Ferner soll Deuterium reduziertes Wasser auch gegen Bluthochdruck helfen, wie
WO 2014/045072 A1 beschreibt. Nachteilig ist, dass es kaum wirtschaftliche Verfahren zur industriellen Produktion von Deuterium reduziertem Wasser gibt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren sowie Anordnung ausgehend von der DE 10 2016 001 334 A1 zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser anzugeben.
Die Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 bzw. mit einer
Anordnung gemäß Anspruch 7 gelöst.
Wird nach diesem Verfahren bzw. mit dieser Anordnung gearbeitet, reduziert sich tatsächlich der Deuteriumgehalt in dem entstehenden Reaktionswasser von ursprünglich ca. 155 ppm Deuterium im Eingangswasser zu ca. 60 bis 75 ppm Deuterium im Reaktionswasser. Wesentlicher Gedanke dabei ist, dass bei Rekombination von Wasserstoff und Sauerstoff eine erhebliche Deuterium Reduzierung einhergeht, wie beispielsweise US 2005/0109604 A1 herausstellt. Weiterer Gedanke ist, dass bei einer Verbrennung von HHO-Gas eine perfekte Umsetzung in Reaktionswasser ohne störende Nebenprodukte möglich ist, wobei die hohe Energiedichte zu einer Verbrennung in einem Plasma mit sehr hohen Temperaturen führt. Etwaig dabei entstehende überschüssige Wärme kann für weitere Prozesse verwendet werden.
Durch die Verwendung von Metalloxid als Katalysator wird ein hochenergetisches Plasma bei der Verbrennung des HHO-Gases mit Temperaturen von
2800°C bis 3500°C erzeugt, dessen Flamme auf den Katalysator gerichtet ist.
Um dieses Plasma im Reaktor überhaupt halten zu können, ist daher eine geschickte Umgebungsabkühlung notwendig, die durch die zugesetzte Frischluft erzielt wird. Zum Schutz des Verbrennungsraumes im Reaktor wird die Luft so zugeführt, dass sich quasi eine das Plasma umgebende Luftschicht bildet, die die extremen Temperaturen der Flamme im Plasma von den Wandungen des Verbrennungsraumes fernhält. Das Plasma mit der umgebenen zugeführten Frischluft erreicht dann als vermischte Abluft bei Temperaturen von unter 600°C den sich am Verbrennungsraum anschließenden Abluftkanal. Die Abluft bei diesem Prozess ist dabei emissionsfrei und besteht überwiegend aus
Wasserdampf und hat einen Sauerstoffgehalt von 18 bis 20,5 %.
Offensichtlich sind der in der zugeführten Luft enthaltene Stickstoff sowie die weiteren Bestandteile (Edelgase, Kohlendioxid) aufgespalten und/oder im Katalysator aufgenommen. Nach Kondensation des Reaktionswassers
(Deuterium reduziertes Wasser) kann die fast ausschließlich aus Sauerstoff bestehende Abluft für weitere Prozesse verwendet werden. Insbesondere kann die Abluft (Sauerstoff) sowie die produzierte Wärme auch für ein gesondertes Methanolsyntheseverfahren verwendet werden, um Brennstoffzellen zu versorgen.
Die Elektrolysevorrichtung spaltet reines Wasser H20 mittels elektrischer Energie in HHO-Gas, das direkt dem Reaktor zur Verbrennung zugeführt wird. Die Verbrennung erfolgt im Verbrennungsraum des Reaktors durch Eindüsen und Zünden des HHO-Gases und Richten der Flamme auf den Katalysator. Durch die Katalysatorwirkung bildet sich ein Plasma mit Temperaturen von
2800°C bis 3500°C. Durch das gleichzeitige Zuströmen von Frischluft über Luftzufuhröffnungen zum Verbrennungsraum wird das extrem heiße Plasma von der Frischluft quasi umschlossen und in der Abluft dann soweit abgekühlt, dass die überschüssige Wärmeenergie über einen Wärmetauscher abgegeben werden kann und das in der Abluft befindliche Reaktionswasser kondensiert wird. Dieses Reaktionswasser wird aufgefangen, beispielsweise in einem Sammeltank gesammelt und bedarfsweise gefiltert bzw. aufbereitet. Messungen haben ergeben, dass das Reaktionswasser einen reduzierten Deuteriumgehalt von < 80 ppm hat und das mit einem einzigen Durchlauf. Vorteilhaft kann mit dem Verfahren und der entsprechenden Anordnung somit Deuterium reduziertes Wasser hergestellt und gleichzeitig Wärme bereitgestellt werden. Anders als bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren führt die kombinierte Verwendung der Gleichstromelektrolyse und dem Zünden des Gases (Plasma) dazu, dass therapeutisch ersetzbares Deuterium reduziertes Wasser bereits nach einmaligem Durchlauf erhalten werden kann. Dabei wird ein Plasma eingesetzt, das jedoch nicht mit Hilfe starker Magnete od. dgl. gehalten werden muss. Stattdessen dient die spezielle Luftführung dem Einfangen und Halten des Plasmas.
Dabei wurde festgestellt, dass eine erhebliche, allein durch die ablaufenden chemischen Reaktionen, nämlich Elektrolyse und anschließender Verbrennung des HHO-Gases nicht erklärbare Wärmeenergiemenge entsteht. Da auch nachweislich eine Deuterium Reduzierung im Reaktionswasser vorliegt, wird daher vermutet, dass bei der Verbrennung des HHO-Gases im Plasma neben der chemischen Reaktion eine partielle Kernreaktion abläuft, bei der jedenfalls ein Großteil der Deuterium-Isotope zu normalem Wasserstoff unter
Energieabgabe aufgespalten werden. Möglicherweise können jedoch auch noch weitere Reaktionen im Plasma, beispielsweise durch Aufspalten der durch die zugeführte Frischluft eingetragenen Wassermoleküle (Luftfeuchtigkeit) und deren Rekombination zu einem erhöhten Energieertrag führen. Möglicherweise laufen im Plasma auch partielle oder„kalte“ Kernfusionen ab, was jedoch noch einer intensiven wissenschaftlichen Beobachtung der Vorgänge Vorbehalten ist.
Dadurch, dass die Verbrennungsflamme direkt auf das/die Metalloxid(e) gerichtet wird, wird die katalytische Wirkung der Metalloxide unmittelbar ausgelöst, nämlich die Verbrennung in einem hoch temperierten Plasma zu bewirken.
Zudem schützt der Katalysator selbst davor, dass sich die Auflage
(Katalysatorträgerplatte), auf der der Katalysator bereitgehalten wird, sich zu stark erhitzt und beschädigt wird. Besonders gut kann der Einfluss des Katalysators auf die Verbrennungsreaktion dadurch gesteuert werden, dass die Katalysatorträgerplatte, auf der der
Katalysator aufliegt, drehbar und/oder höhenverstellbar im Verbrennungsraum angeordnet ist. Dafür ist bevorzugt unterhalb der Katalysatorträgerplatte eine Dreh- und Hubeinrichtung auf der Zylinderachse des Verbrennungsraumes mit außenliegenden Antriebsmitteln vorgesehen. Wenn der Katalysator auf einer Katalysatorträgerplatte mit 0,5 bis 12 U/min, insbesondere 1 bis 3 U/min gedreht wird, wird die gesamte Oberfläche des Katalysators von der HHO-Gasflamme überstrichen und somit das entstehende Plasma intensiviert und vergrößert.
Vorrichtungsgemäß ist dafür der Verbrennungsraum stehend zylinderförmig mit einer kreisförmigen Katalysatorträgerplatte an dessen unterem Ende ausgebildet, wobei bevorzugt drei HHO-Gasdüsen in der zylindrischen Seitenwand in
Umfangsrichtung zu je 120° und in einem Winkel von 30° bis 75° zur
Zylinderachse nach unten gerichtet und oberhalb der Katalysatorträgerplatte vorgesehen sind. Somit ist die HHO-Gasflamme schräg von oben auf den auf der Katalysatorträgerplatte aufliegenden Katalysator gerichtet. Durch seine
Drehbewegung und die drei gleich verteilten Flammenpunkte wird somit ein intensives Plasma erzeugt.
Um die Wandungen des Verbrennungsraumes vor einer Überhitzung zu schützen, ist ein Ringraum um den Verbrennungsraum vorgesehen, über den die Frischluft zu den Luftzufuhröffnungen geführt ist. Somit fließt die angesogene oder druckbeaufschlagte Frischluft über den Ringraum an der Außenseite des Verbrennungsraumes direkt zu den Luftzufuhröffnungen, von wo aus die
Frischluft das Plasma umschließend in Richtung Abluftkanal mitgerissen wird.
Ferner enthält der Katalysator bis zu 1/3 seiner Masse Wasser, um die katalytische Wirkung der Metalloxide weiter zu verbessern und die
Katalysatorträgerplatte vor Überhitzung zu schützen. Um die Verbrennungstemperatur in dem bevorzugten Bereich halten zu können, kann der Abstand des Eindüsungspunktes der Gaszufuhr zum Katalysator zur Steuerung des Verbrennungsprozesses verändert werden.
Um eine ausreichende Reaktionsmasse einerseits und andererseits eine nicht zu große, nicht mehr beherrschbare Reaktion hervorzurufen, werden bei der Verbrennung 5 bis 20 Nm3/h HHO-Gas und 200 bis 5000 Nm3/h Luft zugeführt. Für diese Prozessgrößenordnung weist der zylindrische Verbrennungsraum bei einem Gasdurchsatz von 5 bis 20 Nm3/h HHO-Gas einen Durchmesser von 20 bis 50 cm und eine Höhe von 50 bis 150 cm auf. Bevorzugt hat dabei der Katalysator eine Gesamtmasse von 1 kg bis 10 kg.
Um eine intensive katalytische Wirkung zu erreichen, besteht der Katalysator aus pulverförmigen und/oder grob-kristallinen Metalloxiden, ausgewählt aus Al203, CuO, ZnO, Zr02, NiO und/oder Ga203, besonders bevorzugt überwiegend aus Al203. Die intensive Verbrennung des HHO-Gases bildet sich auch aufgrund der durch die Körnung des Katalysators erheblich vergrößerten Oberfläche.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass sich der Katalysator im kontinuierlichen Betrieb des Reaktors nicht verbraucht. Vielmehr erfolgt eine Gewichtszunahme, also ein Anwachsen des Katalysators bedingt durch aus der Luft aufgenommene Elemente. Ferner ist damit zu rechnen, dass in dem Plasma durch chemische Prozesse mit aus der Luft vorhandenem Kohlenstoff Edelsteine entstehen und sich im Katalysator anreichern. Die Edelsteine dürften eine Mohshärte von 8 bis 10 haben, so dass sie beispielsweise für industrielle Zwecke verwertet werden könnten. Entsprechend kann Anwendungszweck des hier beschriebenen Verfahrens ergänzend oder alternativ die Edelsteinherstellung und/oder die C02-Reduzierung sein.
Durch die Zugabe von bis zu 25 Gew. % Rohedelsteinen (Rubin und Saphir) zum kristallinen Katalysator aus kristallinen Metalloxiden wird eine Stabilisierung und Beschleunigung der Reaktionen hervorgerufen. Die Rohedelsteine sind durch die Natur schon in einem höheren Status als die Kristallstruktur des Metalloxid- Katalysators, insbesondere des AI203-Katalysators, und erzeugen dadurch schneller und effizienter das benötigte Plasma und die notwendige
Plasmatemperatur zur Herstellung des Deuterium reduzierten Wassers. Dieser Vorgang kann auch gesondert genutzt werden, um technisch nutzbare Saphire in einem separaten Verfahren herzustellen, beispielsweise für neue Displays, Bildschirme oder besonders unempfindliche Strukturen zum technischen Einsatz. Zudem wird das damit erzeugte stabilere Plasma räumlich durch Überlagerung mit atmosphärischem Sauerstoff materialschonender und der Vorgang der Edelsteinbildung wird ähnlich zur natürlichen Entstehung durch die Temperaturen und das ionisierte Plasma verstärkt.
Zur weiteren Beeinflussung der Verbrennungstemperatur sowie der Reaktionen im Plasma wird Wasser, bevorzugt 0,2 l/h bis 100 l/h, während der Verbrennung in den Flammenbereich des Plasmas im Reaktor eingespritzt. Bevorzugt sind dafür parallel zu den HHO-Gasdüsen für das HHO-Gas Wassereinspritzdüsen angeordnet, die mit kurzen Wasserdruckimpulsen beaufschlagt werden und beispielsweise 1 ml bis 15 ml je Impuls in den Verbrennungsraum eindüsen. Dabei können 10 bis 30 Impulse pro Minute angeregt werden.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
beiliegenden Zeichnung detailliert beschrieben.
Darin zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Anordnungsplan.
In Fig. 1 ist die Anordnung zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser in einer schematischen Prinzipskizze dargestellt.
Die Anordnung weist eine Elektrolysevorrichtung 1 (z. B. ein HHO-Generator Typ OH5500) auf, die an einer Stromversorgung 11 , beispielsweise über einen Drehstromzähler mit 440 V/63 A Anschluss angeschlossen ist. Ferner ist an der Elektrolysevorrichtung 1 eine Wasserleitung 23 angeschlossen, die von einer Wasserversorgung 21 (beispielsweise von einem Hauswasseranschluss) über eine Wasservorbehandlung 2, insbesondere einen Ionenaustauscher, versorgt wird.
An der Elektrolysevorrichtung 1 wird das vorbehandelte Wasser elektrolytisch in Wasserstoff und Sauerstoff im atomaren Verhältnis zwei Wasserstoffatome zu einem Sauerstoffatom als sogenanntes brownsches Gas (HHO-Gas) zerlegt und einem HHO-Gasverteiler 12 zugeführt, der das Gas gleichmäßig auf drei HHO- Gasleitungen 13 (hier der Übersichtlichkeit halber nur zwei Leitungen dargestellt) verteilt und den entsprechenden HHO-Gasdüsen 14 zuleitet.
Die HHO-Gasdüsen 14 für das HHO-Gas sind dabei in einem Reaktor 4 angeordnet, in dem das HHO-Gas verbrannt wird. Der Reaktor 4 weist einen zylinderförmig stehenden Verbrennungsraum 41 auf, der im unteren Teil des Verbrennungsraumes 41 eine Katalysatorträgerplatte 42 aufweist, auf der ein Katalysator 40, hier bestehend aus kristallinem Al203 Pulver bzw. Körnern aufliegt. Die Katalysatorträgerplatte 42 ist kreisförmig und schließt fast den gesamten Raum des zylinderförmigen Verbrennungsraumes 41 an seinem unteren Ende ab, wobei eine Dreh- und Hubeinrichtung 43 unter der
Katalysatorträgerplatte 42 koaxial zur Zylinderachse (Z) des
Verbrennungsraumes 41 angeordnet ist, mit der die Katalysatorträgerplatte 42 gedreht und nach oben und unten bewegt werden kann. Dafür sind außenseitig des Reaktors 4 Antriebsmittel 44 vorgesehen, so dass die
Katalysatorträgerplatte 42 mit dem darauf aufliegenden Katalysator 40 drehbar und/oder höhenverstellbar im Verbrennungsraum 41 angeordnet ist.
Entsprechend sind die HHO-Gasdüsen 14 für das HHO-Gas oberhalb der Katalysatorträgerplatte 42 so angeordnet, dass das HHO-Gas in einem Winkel von 30° bis 75° zur Zylinderachse (Z) nach unten auf den Katalysator 40 gerichtet ist. An den HHO-Gasdüsen 14 sind elektrische Zündmittel vorgesehen, um das HHO-Gas zu entzünden. Entsprechend ist dann die Flamme bei der HHO-Gasverbrennung auf den Katalysator 40 gerichtet. Im bevorzugten
Ausführungsbeispiel sind drei HHO-Gasdüsen 14 in Umfangsrichtung zu je 120° in der Wandung des zylinderförmigen Verbrennungsraums 41 vorgesehen. In Fig. 1 sind zur zeichnerisch leichteren Darstellbarkeit nur zwei
HHO-Gasdüsen 14 dargestellt. Selbstverständlich sind auch unterschiedliche Gestaltungen mit nur einer HHO-Gasdüse 14, zwei HHO-Gasdüsen 14 und auch mehreren HHO-Gasdüsen 14 denkbar.
Um den Verbrennungsraum 41 ist ein Ringraum 32 ausgebildet, der von einem Lüfter 3 mit Frischluft 31 beaufschlagbar ist. Im Bereich der HHO-Gasdüsen 14 sind in der Wandung des zylinderförmigen Verbrennungsraumes 41
Luftzufuhröffnungen 33 vorgesehen, so dass die vom Lüfter 3 leicht
druckbeaufschlagte Frischluft 31 über den Ringraum 32 in den
Verbrennungsraum 41 nahe der HHO-Gasdüsen 14 zugeführt wird.
Bevorzugt ist ergänzend eine Wassereinspritzung vorgesehen, die mit Wasser von der Wasservorbehandlung 2 über eine Wasserleitung 23 und einen
Wasserverteiler 22 in den Verbrennungsraum 41 wiederum nahe der
HHO-Gasdüsen 14 zuführbar ist. Entsprechend sind nahe der
HHO-Gasdüsen 14 Wasserdüsen 24 vorgesehen, die von der
Wasserverteilung 22 mit einer darin vorgesehenen Taktsteuerung 22 zur Eindüsung einer geringen Wassermenge von beispielsweise 1 bis 15 ml pro getaktetem Druckimpuls und Wasserdüse 24 vorbereitet sind. Die
Taktsteuerung 22 kann beispielsweise 20 mal pro Minute einen entsprechenden Wasserimpuls auslösen.
Am oberen Ende des Verbrennungsraums 41 schließt sich ein Abluftkanal 45 an, der das sich bildende Plasma der Verbrennung und die ringförmig, das Plasma umschließend zugeführte Frischluft 31 als Abluft abführt. Der Abluftkanal 45 sowie der gesamte zylinderförmige Verbrennungsraum 41 werden dabei über die im Ringraum 32 zugeführte Frischluft 31 außenseitig gekühlt. Der Abluftkanal 45 führt zu einem Wärmetauscher 5, von dem überschüssige Prozesswärme mittels einer Zirkulationsleistung 52 einer Wärmesenke 51 zugeführt wird. Dabei ist es bevorzugt, dass die überschüssige Prozesswärme für weitere thermische Verwertung, beispielsweise Stromerzeugung, Heizzwecke oder dergleichen verwendet wird. Hier kann auch Wärme für ein
Methanolsyntheseverfahren abgegriffen werden. Der Wärmetauscher 5 kann auch aus mehreren nacheinander geschalteten Wärmetauschern 5 und
Kühlelementen bestehen, von denen dann nach Durchlaufen der
Wärmetauscher 5 eine Abluftführung 53 ins Freie führt. Alternativ kann ein Teilstrom der Abluft aus der Abluftführung 53 als Zuluft der Frischluft 31 zugeleitet werden. Um diesen Vorgang bedarfsgerecht regeln zu können, sollten dann zwei Klappen, eine erste Klappe zur Regelung der Zuluft von der
Abluftführung 53 und eine zweite Klappe zur Regelung der atmosphärischen Frischluft 31 , vorgesehen werden. Es besteht dann die Möglichkeit dem
Reaktor 4 eine größere Menge Wasser zuzuführen.
Im Wärmetauscher 5 bildet sich bei entsprechender Abkühlung der Abluft Wasserkondensat, nämlich das Reaktionswasser, das über eine
Kondensatleitung 61 zu einer Aufbereitung für Deuterium reduziertes Wasser 6 geführt ist. Die Wasseraufbereitung 6 weist dabei eine Filter- und
Dosierstation 62 auf, in der das Wasserkondensat vorsorglich gefiltert und bedarfsweise mit Mineralien ergänzt wird. Von der Filter- und Dosierstation 62 führt eine Abfüllleitung 63 zur Abfüllung bzw. Weiterverwendung des Deuterium reduzierten Wassers.
Nachfolgend wird das in dieser Anordnung verwirklichte Verfahren zur
Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
In der Elektrolysevorrichtung 1 wird mittels Gleichstromelektrolyse, gespeist von einer Netzstromversorgung 11 HHO-Gas erzeugt und dem HHO-Gasverteiler 12 zugeführt. Hier wird das HHO-Gas auf drei HHO-Gasleitungen 13 zur Versorgung der HHO-Gasdüsen 14 aufgeteilt und nötigenfalls im Volumenstrom geregelt.
Das in die HHO-Gasdüsen 14 strömende HHO-Gas wird über nicht dargestellte elektrische Zündanlagen gezündet und gerichtet auf den Katalysator 40 verbrannt. Der Katalysator 40 besteht aus Metalloxid, hier insbesondere aus Al203 in pulverförmigem, kristallinem Zustand. Der Katalysator 40 lässt ein Plasma mit einer Temperatur von ca. 2800°C bis 3500°C entstehen.
Dadurch, dass die Katalysatorträgerplatte 42 mit dem darauf aufliegenden Katalysator 40 durch die Dreh- und Hubeinrichtung 43 mit einer Geschwindigkeit von 1 bis 3 U/min gedreht wird, wird die gesamte freie Oberfläche des
Katalysators 40 von der HHO-Gasflamme überstrichen, so dass eine intensive und gleichmäßige Plasmabildung entsteht. Ferner wird der Verbrennungsvorgang des HHO-Gases in dem Verbrennungsraum 41 dabei insbesondere durch eine Höhenverstellbarkeit der Katalysatorträgerplatte 42 über die Dreh- und
Hubeinrichtung 43, die Frischluftzufuhr und ggf. durch zusätzliches Eindüsen von Wasser geregelt.
Gleichzeitig strömt Frischluft 31 , die über den Lüfter 3 über den Ringraum 32 und Luftzufuhröffnungen 33 unmittelbar im Bereich der HHO-Gasdüsen 14 zugeführt wird, in den Verbrennungsraum 41 und bildet um das Plasma eine
Frischluftumhüllung, die die Wandungen des Verbrennungsraumes 41 vor Überhitzung schützt und bei weiterer Verwirbelung des Plasmas mit der
Frischluft 31 zu einer insgesamt abgekühlten Abluft mit einer Temperatur von < 600°C führt. Diese Abluft wird im Abluftkanal 45 dann dem Wärmetauscher 5 zugeführt.
Für das Eindüsen von Wasser ist der Wasserverteiler mit Steuerung 22 vorgesehen, der kurze Wasserimpulse über die Wasserdüsen 24 nahe der HHO-Gasdüsen 14 direkt in die Verbrennungsflamme eindüst. Interessanterweise wird bei der Verbrennung des HHO-Gases im Plasma neben der elektrolytisch vorher aufgespalteten Wassermenge zusätzlich Wasser gebildet, das offensichtlich von der in der Frischluft 31 zugeführten
Luftfeuchtigkeit herrührt. Ferner wird davon ausgegangen, dass in der
Frischluft 31 enthaltene Stoffe, wie Stickstoff, Edelgase und Kohlendioxid in dem Plasma aufgeschlossen werden, wobei nicht klar ist, was mit diesen Stoffen genau passiert, ob diese aufgespalten, umgewandelt oder angelagert werden. Dies bedarf noch einer wissenschaftlichen Untersuchung. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass sich der Kohlenstoff im Katalysator 40 anreichert und der Sauerstoff zusammen mit dem Reaktionswasserdampf die Abluft bildet. Der gemessene Sauerstoffgehalt in der Abluft beträgt 18 % bis 20,5 %. Der Rest besteht aus dem Reaktionswasserdampf und ist im Rahmen der
Messgenauigkeit emissionsfrei, wobei der Reaktionswasserdampf weitgehend durch Kondensation abgeschieden wird und das Herstellungsprodukt Deuterium reduziertes Wasser bildet. Der in dem Katalysator 40 aufgenommene Kohlenstoff führt zur Edelsteinbildung unter den extremen Bedingungen im Plasma. Daher sollte der Katalysator 40 von Zeit zu Zeit, beispielsweise ein bis zweimal jährlich ausgetauscht werden. Grundsätzlich verbraucht sich der Katalysator 40 aus Metalloxiden, hier Al203 nicht in dem Verbrennungsprozess. Der
Verfahrensablauf kann somit neben der Produktion von Deuterium reduziertem Wasser auch zur Produktion von Edelsteinen und damit zur C02 Reduzierung herangezogen werden.
Durch eine Zugabe von Rohedelsteinen, wie Saphir und/oder Rubin, im
Katalysator 40 kann zusätzlich das über den Katalysator 40 erzeugte Plasma intensiviert und räumlich stabiler erzeugt werden. Es wird dabei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der Verbrennungsvorgang emissionsfrei ist und sogar zu einer Anreicherung von Sauerstoff in der Abluft und Reduzierung des C02- Gehaltes führt. Werden beispielsweise 100000 I pro Tag Deuterium reduziertes Wasser produziert, führt dies zu einer C02-Reduzierung in der Abluft von 1500 1 pro Jahr. Für das Zünden der HHO-Verbrennung können bevorzugt Piezo-elektronische Zündungseinrichtungen verwendet werden. Ggf. sind die HHO-Gasdüsen 14 durch eine entsprechende Öffnung in den Verbrennungsraum 41 einführbar und bedarfsweise ausfahrbar, um beispielsweise die HHO-Gasdüse 14 bei Bedarf wechseln zu können.
Optional kann zusätzlich in den Verbrennungsraum 41 vollständig entsalzenes Wasser verwendet werden, das über die Wasservorbehandlung 2, insbesondere mittels Ionenaustauscher, und dem Wasserverteiler 22 mit Taktsteuerung über Wasserdüsen 24 direkt im Bereich des Plasmas eingespritzt wird. Durch die zusätzliche Wassereinspritzung wird ein größerer Ertrag des Deuterium reduzierten Wassers erreicht. Neben einer zusätzlichen Wasserstoffgewinnung und einer damit einhergehenden Plasmastabilisierung kann die
Wassereinspritzung zum zusätzlichen Kühlen des Reaktors 4 verwendet werden, falls in der Verbrennungsüberwachung im Verbrennungsraum 41 übermäßig hohe Temperaturen entstehen sollten. Die Temperaturüberwachung wird dabei bevorzugt über ein Pyrometer durchgeführt, um eine reaktionsschnelle und berührungslose Temperaturmessung sicherzustellen.
Durch die beschriebenen Regelmöglichkeiten bei der HHO-Verbrennung kann das ionisierte Plasma atmen, so dass die Abluft im Bereich des Abluftkanals 45 vor Eintritt in den Wärmetauscher 5 bereits unter 600°C abgekühlt ist. Die bereits auf unter 600°C abgekühlte Abluft wird über den Abluftkanal 45 dem
Wärmetauscher 5 zugeführt, in dem die überschüssige Prozesswärme abgeführt und somit die Abluft soweit abgekühlt wird, dass das darin enthaltene Wasser kondensiert. Dieses entstehende Reaktionswasser hat einen deutlich reduzierten Deuteriumgehalt. Dieses Kondensat wird über Kondensatleitung 61 der Filter- und Dosierstation 62 zugeführt. Beispielsweise kann dort ein spezielles„Aqua Filtersystem“ angeordnet werden, das radioaktive Substanzen, Nitrat, Nitrit, Pflanzenschutzmittel, Lösungsmittel, Arzneimittelrückstände, Hormone,
Schwermetalle, Uran, Bakterien, Parasiten, Viren, Kalk und dergleichen aus dem Reaktionswasser entfernen kann. Dabei kann dieses Filtersystem auch etwaige Kernspaltungsprodukte und/oder Produkte einer etwaigen„kalten“ Fusion vorsorglich zurückhalten, die ggf. in dem Plasma entstehen können,
wissenschaftlich jedoch noch nicht nachweisbar sind. Rückschlüsse auf eine etwaige Spaltung von Deuterium und/oder einer„kalten“ Fusion lassen sich nur aus der erzielten thermischen Ausbeute vermuten, da die thermische Energie, die aus dem Plasma im Wärmetauscher 5 entnehmbar ist, größer als die eingetragene elektrische Energie für die Elektrolysevorrichtung 1 ist.
Zusätzlich kann in der Filter- und Dosierstation 62 eine Zudosierung von
Mineralien und Spurenelemente zum Reaktionswasser erfolgen, um das
Deuterium reduzierte Wasser für die Ernährung, Therapie- oder
Heilungsunterstützung optimal verwenden zu können.
In einem Probebetrieb wurde mittels Gleichstromelektrolyse 5400 I HHO-Gas pro Stunde erzeugt, die im HHO-Gasverteiler 12 auf die drei HHO-Gasdüsen 14 zu je ca. 1800 I HHO-Gas pro Stunde aufgeteilt wurden. Auf der
Katalysatorträgerplätte 42 wurden 2 kg Al203- Katalysator vorgehalten. Dabei hatte der zylindrische Verbrennungsraum 41 einen Durchmesser von 200 mm und eine Höhe von 500 mm. Mit dieser Probeanlage konnten 100 I pro Tag Deuterium reduziertes Wasser hergestellt werden, was zu einer C02- Reduzierung von 2000 kg pro Jahr führen müsste. Das Deuterium reduzierte Wasser hatte einen Deuteriumgehalt von < 80 ppm nach VSMOW (Vienna Standard Mean Ocean Water).
Bezugszeichenliste
Elektrolysevorrichtung 5 Wärmetauscher
Stromversorgung 51 Wärmesenke
HHO-Gasverteiler 52 Zirkulationsleitung HHO-Gasleitung 53 Abluftführung
HHO-Gasdüse Wasservorbehandlung, 6 Aufbereitung für Deuterium Ionenaustauscher reduziertes Wasser Wasserversorgung 61 Kondensatleitung
Wasserverteiler, Taktsteuerung 62 Filter- und Dosierstation Wasserleitung 63 Abfüllleitung
Wassereinspritzdüse Lüfter Z Zylinderachse
Frischluft
Ringraum
Luftzufuhröffnung Reaktor
Katalysator
Verbrennungsraum
Katalysatorträgerplatte
Dreh- und Hubeinrichtung
Antriebsmittel
Abluftkanal

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass aus einer Elektrolyse gewonnenes HHO-Gas in einem Reaktor (4) eingedüst und gezündet und in Gegenwart eines Katalysators (40) aus Metalloxid(en) bei Temperaturen von
2800°C bis 3500°C in einem Plasma zu entstehendem
Reaktionswasser umgesetzt wird, wobei Luft dem Verbrennungsofen zugeführt wird, die Luft das Plasma umgibt und somit das Plasma gekühlt wird und anschließend das Plasma nach der Verbrennung als Abluft abgekühlt und das darin befindliche Reaktionswasser kondensiert und aufgefangen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbrennungsflamme direkt auf den Katalysator (40) gerichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (40) auf einer Katalysatorträgerplatte (42) mit
0,5 bis 12 U/min, insbesondere 1 bis 3 U/min gedreht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand des Eindüsungspunktes der Gaszufuhr zum Katalysator (40) zur Steuerung des Verbrennungsprozesses verändert wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei der Verbrennung 5 bis 20 Nm3/h HHO-Gas und 200 bis 5000 Nm3/h Frischluft (31) zugeführt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass Wasser, bevorzugt 0,2 l/h bis 100 l/h, während der Verbrennung in den Flammenbereich des Plasmas im Reaktor (4) eingespritzt wird.
7. Anordnung zur Herstellung von Deuterium reduziertem Wasser mit einer Elektrolysevorrichtung (1) und einem Reaktor (4) mit
Verbrennungsraum (41), wobei das aus der Elektrolysevorrichtung (1) gewonnene HHO-Gas in den Reaktor (4) eingedüst, gezündet und in einem Plasma zu Reaktionswasser umgesetzt wird, dadurch
gekennzeichnet, dass wenigstens eine HHO-Gasdüse (14) für das HHO-Gas im Verbrennungsraum (41) vorgesehen ist, im
Verbrennungsraum (41) ein Katalysator (40) enthaltend Metalloxide angeordnet ist, im Verbrennungsraum (41) Luftzuführöffnungen (33) vorgesehen sind und ein Abluftkanal (45) am Verbrennungsraum (41) anschließt, wobei durch die Luftzufuhröffnungen (33) Frischluft (31) in den Verbrennungsraum (41) zufließt, die zugeführte Frischluft (31) als Abluft das Plasma umschließt und mit dem aus dem Plasma
entstehenden Reaktionswasser in den Abluftkanal (45) geführt ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Ringraum (32) um den Verbrennungsraum (41) vorgesehen ist, über den die Frischluft (31) zu den Luftzufuhröffnungen (33) geführt ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsraum (41) stehend zylinderförmig mit einer kreisförmigen Katalysatorträgerplatte (42), auf dem der Katalysator (40) aufliegt, an dessen unterem Ende ausgebildet ist.
10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass drei HHO- Gasdüsen (14) in der zylindrischen Seitenwand in Umfangsrichtung zu je 120° und in einem Winkel von 30° bis 75° zur Zylinderachse (Z) nach unten gerichtet und oberhalb der Katalysatorträgerplatte (42) vorgesehen sind.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Katalysator (40) zu 60 Gew.% bis zu 100 Gew.% aus pulverförmigen und/oder grob-kristallinen Metalloxiden, ausgewählt aus Al203, CuO, ZnO, Zr02, NiO und/oder Ga203, besteht, wobei bis zu 33 Gew.% Wasser und/oder bis zu 25 Gew.% Rohedelsteine, insbesondere Rubin und/oder Saphir sind.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch
gekennzeichnet, dass parallel zu den HHO-Gasdüsen (14) für das HHO-Gas Wassereinspritzdüsen (24) angeordnet sind.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Katalysatorträgerplatte (42) drehbar und/oder höhenverstellbar im Verbrennungsraum (41) angeordnet ist.
14. Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Katalysatorträgerplatte (42) eine Dreh- und Hubeinrichtung (43) auf der Zylinderachse (Z) des Verbrennungsraumes (41) mit
außenliegenden Antriebsmitteln (44) vorgesehen ist.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch
gekennzeichnet, dass der zylindrische Verbrennungsraum (41) bei einem Gasdurchsatz von 5 bis 20 Nm3/h einen Durchmesser von 20 bis 50 cm und eine Höhe von 50 bis 150 cm aufweist.
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