Il modello di utilità si riferisce all'elettrochimica e, più specificamente, all'energia dell'idrogeno e può essere utile per ottenere una miscela di carburante con un alto contenuto di idrogeno da qualsiasi soluzione acquosa.
Dispositivi noti per la decomposizione elettrochimica diretta (dissociazione) di acqua e soluzioni acquose in idrogeno e ossigeno facendo passare una corrente elettrica attraverso l'acqua. Il loro principale vantaggio è la facilità di implementazione. I principali svantaggi del noto prototipo di dispositivo generatore di idrogeno sono la bassa produttività, il consumo energetico significativo e la bassa efficienza. Il calcolo teorico dell'elettricità richiesta per la produzione di 1 m3 di idrogeno dall'acqua è di 2,94 kWh, il che rende ancora difficile utilizzare questo metodo di produzione di idrogeno come combustibile ecologico nei trasporti.
Il dispositivo (prototipo) più vicino per progettazione e lo stesso scopo al modello di utilità dichiarato in termini di una serie di caratteristiche è un ben noto elettrolizzatore: il più semplice generatore di idrogeno contenente una camera vuota con una soluzione acquosa (acqua), elettrodi posizionati in essa e una fonte di alimentazione ad essi collegata (libro "Chemical enciclopedia", v.1, M., 1988, p. 401)
L'essenza del lavoro del prototipo: il noto generatore di idrogeno consiste nella dissociazione elettrolitica di acqua e soluzioni acquose sotto l'azione di una corrente elettrica su H2 e O2.
Lo svantaggio del prototipo è la bassa produttività dell'idrogeno e costi energetici significativi.
Lo scopo della presente invenzione è modernizzare il dispositivo per migliorarne l'efficienza energetica
Il risultato tecnico di questo modello di utilità consiste nel miglioramento tecnico ed energetico del dispositivo noto, necessario per raggiungere questo obiettivo.
Risultato tecnico specificato è ottenuto dal fatto che il dispositivo noto contenente una camera cava con una soluzione acquosa, elettrodi posti in acqua, una fonte di alimentazione ad essi collegata, è integrato con capillari posti verticalmente nell'acqua, con estremità superiori sopra il livello dell'acqua, e gli elettrodi sono fatti piatti, uno dei quali è posto sotto i capillari, e il secondo elettrodo è fatto di rete e si trova sopra di loro, e la fonte di alimentazione è ad alta tensione e regolabile in ampiezza e frequenza, e lo spazio tra le estremità dei capillari e il secondo elettrodo ei parametri dell'elettricità fornita agli elettrodi sono selezionati in base alla condizione di garantire la massima produttività per l'idrogeno e i regolatori la prestazione è il regolatore di tensione di detta sorgente e il regolatore dello spazio tra i capillari e il secondo elettrodo,inoltre, il dispositivo è anche integrato da due generatori di ultrasuoni, uno dei quali si trova sotto l'estremità inferiore di questi capillari e il secondo - sopra la loro estremità superiore, e il dispositivo è inoltre integrato con un dissociatore elettronico di molecole di nebbia d'acqua attivata contenenti una coppia di elettrodi situati sopra la superficie del liquido, con i loro piani perpendicolari alla superficie del liquido, e collegato elettricamente a un generatore elettronico aggiuntivo di impulsi ad alta frequenza ad alta tensione con una frequenza e un ciclo di lavoro regolabili, nella gamma di frequenze che si sovrappongono alle frequenze di risonanza di eccitazione delle molecole di liquido evaporate e dei suoi ioniinoltre, il dispositivo è anche integrato con un dissociatore elettronico di molecole di nebbia d'acqua attivata contenente una coppia di elettrodi posti sopra la superficie del liquido, con i loro piani perpendicolari alla superficie del liquido, ed elettricamente collegati ad un generatore elettronico aggiuntivo di impulsi ad alta tensione ad alta frequenza con frequenza e duty cycle regolabili, nella gamma di frequenze che si sovrappongono alle frequenze di risonanza eccitazione delle molecole evaporate di un liquido e dei suoi ioni.inoltre, il dispositivo è anche integrato con un dissociatore elettronico di molecole di nebbia d'acqua attivate contenente una coppia di elettrodi posti sopra la superficie del liquido, con i loro piani perpendicolari alla superficie del liquido, ed elettricamente collegati ad un generatore elettronico aggiuntivo di impulsi ad alta tensione ad alta frequenza con frequenza e duty cycle regolabili, nella gamma di frequenze che si sovrappongono alle frequenze di risonanza eccitazione delle molecole evaporate di un liquido e dei suoi ioni.sovrapponendo le frequenze di risonanza di eccitazione delle molecole evaporate del liquido e dei suoi ioni.sovrapponendo le frequenze di risonanza di eccitazione delle molecole evaporate del liquido e dei suoi ioni.
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DESCRIZIONE DEL DISPOSITIVO IN STATICA
Dispositivo per la produzione di idrogeno dall'acqua (Fig.1) è costituito da un contenitore dielettrico 1, in cui viene versata una soluzione acquosa di liquido 2, di un materiale capillare finemente poroso 3, parzialmente immerso in questo liquido e preumidificato in esso. Questo dispositivo comprende anche elettrodi metallici ad alta tensione 4, 5, posti alle estremità dei capillari 3, e collegato elettricamente ai terminali di una sorgente regolata ad alta tensione di un campo elettrico 10 di segno costante, e uno degli elettrodi 5 è realizzato sotto forma di una placca perforata degli aghi, ed è posizionato in modo mobile sopra l'estremità dei capillari 3, ad esempio, parallelamente ad esso ad una distanza sufficiente per evitare guasti elettrici al bagnato stoppino 3. Un altro elettrodo ad alta tensione 4 è posto nel liquido parallelamente all'estremità inferiore del capillare, ad esempio, materiale poroso 3 Il dispositivo è integrato con due generatori di ultrasuoni 6,uno dei quali si trova nel liquido 2, quasi sul fondo del contenitore 1, e il secondo si trova sopra il livello del liquido, ad esempio, sull'elettrodo a rete 5.
Il dispositivo contiene anche un dissociatore elettronico di molecole di nebbia d'acqua attivata, costituito da due elettrodi 7,8, posti sopra la superficie del liquido, con i loro piani perpendicolari alla superficie del liquido, ed elettricamente collegati ad un generatore elettronico aggiuntivo 9 impulsi ad alta tensione ad alta frequenza con frequenza e duty cycle regolabili, nel range frequenze che si sovrappongono alle frequenze di risonanza di eccitazione delle molecole del liquido evaporato e dei suoi ioni. Il dispositivo è inoltre completato da una campana 12 situata sopra il serbatoio 1 - un collettore gas di raccolta 12, al centro del quale è presente un tubo di uscita per il gas combustibile e H2 da portare ai consumatori. Essenzialmente, un gruppo dispositivo contenente elettrodi 4,5 dalle unità ad alta tensione 10 e un gruppo capillare 3 4, 5, 6,è un dispositivo combinato di una pompa elettroosmotica e di un evaporatore elettrostatico di liquido 2 dal serbatoio 1 … L'unità 10 consente di regolare il duty cycle degli impulsi e l'intensità del campo elettrico di segno costante da 0 a 30 kV / cm. L'elettrodo 5 è costituito da una rete metallica perforata per fornire la possibilità di passaggio senza impedimenti dell'acqua nebulizzata e del gas combustibile formati dall'estremità dei capillari 3. Il dispositivo dispone di regolatori e dispositivi per modificare la frequenza degli impulsi e la loro ampiezza e ciclo di lavoro, nonché per modificare la distanza e la posizione dell'elettrodo 5 rispetto alla superficie dell'evaporatore capillare 3 (non sono mostrati in Fig.1).
DESCRIZIONE DEL DISPOSITIVO DI FUNZIONAMENTO DEL DISPOSITIVO (FIG.1)
Innanzitutto, una soluzione acquosa viene versata nel contenitore 1, ad esempio acqua attivata o una miscela acqua-carburante (emulsione) 2, l'evaporatore capillare 3-poroso viene preumidificato con esso. Quindi, una sorgente di tensione ad alta tensione 10 viene accesa e una differenza di potenziale ad alta tensione viene fornita all'evaporatore capillare 3 attraverso gli elettrodi 4.5, e l'elettrodo perforato 5 viene posizionato sopra la superficie della faccia terminale dei capillari 3 ad una distanza sufficiente per evitare guasti elettrici tra gli elettrodi 4.5. Di conseguenza, lungo le fibre dei capillari 3 sotto l'azione delle forze elettroosmotiche e, di fatto, elettrostatiche di un campo elettrico longitudinale, i grappoli d'acqua vengono parzialmente rotti e ordinati per dimensione e vengono assorbiti nei capillari 3. Inoltre, molecole liquide polarizzate a dipolo ruotano lungo il vettore del campo elettrico e si spostano dal contenitore verso l'estremità superiore dei capillari 3 al potenziale elettrico opposto dell'elettrodo 5 (elettroosmosi). Quindi, sotto l'azione delle forze elettrostatiche, vengono strappate da queste forze del campo elettrico dalla superficie dell'estremità del capillare 3 - essenzialmente un evaporatore elettroosmotico e si trasformano in una nebbia d'acqua elettrificata polarizzata parzialmente dissociata. Questa nebbia d'acqua sopra l'elettrodo 5 viene quindi anche trattata intensivamente con un campo elettrico trasversale ad alta frequenza pulsato creato tra gli elettrodi trasversali 7,8 da un generatore elettronico ad alta frequenza 9. Nel processo di collisione intensa di molecole di dipolo evaporate e cluster d'acqua sopra il liquido con molecole di aria e ozono,elettroni nella zona di ionizzazione tra gli elettrodi 7, 8. La dissociazione intensiva aggiuntiva (radiolisi) dell'acqua nebulizzata attivata avviene con la formazione di un gas combustibile combustibile. Inoltre, questo gas combustibile ottenuto fluisce indipendentemente verso l'alto nella campana 12 di raccolta del gas e quindi attraverso l'uscita 13 viene fornito ai consumatori per preparare una miscela di carburante sintetico, ad esempio, nel tratto di aspirazione dei motori a combustione interna e fornirla alle camere di combustione di un autoveicolo. La composizione di questo gas combustibile comprende molecole di idrogeno (H2), ossigeno (O2), vapore acqueo, nebbia (H2O) e molecole organiche attivate evaporate come parte di altri additivi idrocarburici. In precedenza, la lavorabilità di questo dispositivo è stata dimostrata sperimentalmente ed è stata trovatache l'intensità del processo di evaporazione e dissociazione delle molecole di soluzioni acquose dipende in modo significativo e cambia a seconda dei parametri del campo elettrico delle sorgenti9,10. (intensità, potenza), dalla distanza tra gli elettrodi 4, 5, dall'area dell'evaporatore capillare 3, dal tipo di liquido, dalla dimensione dei capillari e la qualità del materiale capillare 3. I regolatori disponibili nel dispositivo consentono di ottimizzare le prestazioni del gas combustibile a seconda del tipo e dei parametri della soluzione acquosa e del design specifico di questo elettrolizzatore. Poiché in questo dispositivo una soluzione acquosa di un liquido evapora intensamente e si dissocia parzialmente in H2 e O2, sotto l'azione dell'elettroosmosi capillare e degli ultrasuoni,e quindi inoltre si dissocia attivamente a causa di intense collisioni di molecole della soluzione acquosa evaporata mediante un ulteriore campo elettrico risonante trasversale, quindi un tale dispositivo per la produzione di idrogeno e gas combustibile consuma poca elettricità e, quindi, è significativamente decine di centinaia di volte più economico dei noti generatori di idrogeno per elettrolisi.
RICHIESTA
Un dispositivo ad ultrasuoni per la produzione di idrogeno da qualsiasi soluzione acquosa, contenente un contenitore con una soluzione acquosa, elettrodi metallici posti al suo interno e una sorgente di elettricità ad essi collegata, caratterizzato dal fatto che è integrato da capillari posti verticalmente in questa camera, con le loro estremità superiori al di sopra del livello della soluzione acquosa, e uno dei due elettrodi è posto nel liquido sotto i capillari, e il secondo elettrodo è reso mobile e reticolato e posto sopra di essi, e la fonte di alimentazione è ad alta tensione e regolabile in ampiezza e frequenza, e il dispositivo è anche integrato da due generatori di ultrasuoni, uno dei quali si trova sotto l'estremità inferiore di questi capillari e il secondo si trova sopra la loro estremità superiore, e il dispositivo è inoltre integrato con un dissociatore elettronico risonante di molecole di nebbia d'acqua attivata contenenti una coppia di elettrodi situati sopra la superficie del liquido, con i loro piani, perpendicolari alla superficie del liquido,e collegato elettricamente ad un generatore elettronico aggiuntivo di impulsi ad alta frequenza ad alta tensione con frequenza e duty cycle regolabili, nella gamma di frequenze contenente le frequenze di risonanza di eccitazione delle molecole di liquido evaporate e dei suoi ioni.
