початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2277138

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ОТРИМАННЯ водню і кисню

Ім'я винахідника: Канарёв Філіп Михайлович (RU); Тлішев Адам Измаилович (RU)
Ім'я патентовласника: Кубанський Державний аграрний університет (RU)
Адреса для листування: 350044, г.Краснодар, вул. Калініна, 13, КГАУ, ПІО
Дата початку дії патенту: 2004.02.02

Винахід відноситься до фізико-хімічних технологій отримання водню і кисню з води. Пристрій має циліндричний корпус, виготовлений з струмопровідного матеріалу і виконує роль анода. Верхня кришка має осьовий отвір, конічне поглиблення з нижнього боку і кільцевої паз для розміщення верхньої частини циліндричного корпусу. Нижня кришка має осьовий отвір і концентричні кільцеві пази для розміщення циліндричного корпусу і циліндричних електродів. Стрижневою катод введений в пристрій за допомогою різьблення через осьовий отвір нижньої кришки. Корпус, верхня і нижня кришки скріплені болтами. Анод і катод під'єднані до джерела живлення, що генерує імпульси. Технічний ефект - зменшення витрат енергії на отримання водню і кисню з води.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до фізико-хімічних технологій і техніки для отримання водню і кисню.

Відомі технічні пристрої (див. Гольштейн А.Б., Серебрянський Ф.З. Експлуатація електролізних установок для отримання водню і кисню. М .: «Енергія», 1969) для отримання водню і кисню.

Відомо технічне рішення (див. Патент США №969214, С 25 В 1/02, 1976), що містить корпус, патрубок введення робочого розчину, міжелектродному камеру, анод, з'єднаний з позитивним полюсом джерела живлення, катод, з'єднаний з негативним джерелом харчування.

і відомо технічне рішення (див. Патент Англії №1139614, кл. З 01 В 13/06, 08.01. 1969), що містить корпус, виготовлений з діелектричного матеріалу, з наскрізним отвором, міжелектродному камеру, патрубки для введення і виведення робочого розчину, анод , з'єднаний з позитивним полюсом джерела живлення, і катод, з'єднаний з негативним полюсом джерела живлення.

Недоліком зазначених та інших аналогічних винаходів є те, що для отримання водню і кисню використовується неощадливий високоамперний процес електролітичноїдисоціації молекул води.

Відомо пристрій для отримання теплової енергії, водню і кисню (див. Патент Росії №2175027. Кл. C 02 F 1/46, 2001), що містить корпус з нижнім циліндричним припливом і нижню кришку, виготовлені з діелектричного матеріалу; камеру для конденсації пари; анод, з'єднаний з позитивним джерелом харчування, і катод, з'єднаний з негативним джерелом харчування, а й патрубок для введення розчину.

Недоліком вказаного винаходу є те, що для отримання водню і кисню використовується труднорегуліруємий плазма, як джерело термічної дисоціації молекул води.

Технічним рішенням завдання є отримання водню і кисню шляхом економного нізкоамперного електролітичного розкладання молекул води на водень і кисень.

Поставлена ​​мета досягається тим, що в пристрої для отримання водню і кисню, що містить циліндричний корпус, патрубки для введення робочого розчину і виведення газів, анод і катод, з'єднані відповідно з позитивним і негативним полюсами джерела живлення, що відрізняється тим, що корпус з струмопровідного матеріалу виконує роль анода, верхня кришка, виготовлена ​​з діелектричного матеріалу, має осьовий отвір, конічне поглиблення з нижнього боку і кільцевої паз для розміщення верхньої частини корпусу, нижня кришка, і виготовлена ​​з діелектричного матеріалу, має осьовий отвір з різьбленням і концентричні кільцеві пази для розміщення корпусу і циліндричних електродів, при цьому стрижневий катод циліндричної форми вставлений за допомогою різьби в осьовий отвір нижньої кришки, корпус пристрою, нижня і верхня кришки скріплені болтами, і пристрій підключений до електромережі, що генерує імпульси.

За даними патентно-технічної літератури не виявлено аналогічна сукупність ознак, при яких значно зменшуються витрати енергії на отримання водню і кисню з води, що дозволяє судити про винахідницькому рівні пропозиції.

Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено загальний вигляд пристрою.

Пристрій для отримання водню і кисню містить циліндричний корпус 1, виготовлений з струмопровідного матеріалу - сталі, верхню кришку 2, виготовлену з діелектрика і має осьовий отвір 3, і нижню конічну порожнину 4. Нижня кришка 5 з діелектричного матеріалу має осьовий отвір з різьбленням і концентричні пази для вставки циліндричного корпусу 1 і циліндричних електродів 6, 7 та ін., виготовлених зі сталі. Кількість циліндричних електродів не обмежена. Зазор між циліндричними електродами повинен мати величину 1,2-1,5 мм. Циліндричний катод 8 у вигляді стрижня, виготовленого зі сталі, введений в пристрій за допомогою різьблення 9 через осьовий отвір нижньої кришки 5. Корпус 1, верхня кришка 2 і нижня кришка 5 скріплені болтами 10 за допомогою гайок 11. Розчин подається в пристрій через патрубок 12 і утримується на рівні 13. Утворені гази: водень і кисень виходять через осьовий отвір 3 верхньої кришки 2. Пристрій працює наступним чином. Спочатку воно заповнюється електролітичним розчином через патрубок 12 до рівня 13. Корпус 1, що виконує роль анода, підключається до позитивного полюса джерела живлення. Катод 8 підключається до негативного полюса джерела живлення. При цьому внутрішні поверхні всіх циліндричних електродів виконують функції анодів, а зовнішні - функції катодів. Джерело живлення генерує імпульси напруги і струму.

Після включення пристрою в електричну мережу і підвищення напруги до 2 В (приблизно) в розрахунку на один анод і один катод сила струму виявляється значно більше її робочої величини. У міру зарядки пристрою сила струму зменшується до 0,02 А (приблизно). Потім встановлюється задана частота імпульсів (близько 300 Гц) і вирівнюються значення напруги і струму до заданих величин.

Після того як процес встановиться, починається виділення газів, яке легко можна бачити в виділяється бульбашок газів. Якщо пристрій, пропрацювати не менше 10 хвилин, відключити від мережі живлення, то виділення газів триватиме понад 2 години, поступово згасаючи, але не припиняючись повністю. На вході в пристрій завжди присутній невеликий електричний потенціал. Нульове значення він не приймає через місяць і більше.

Оскільки лабораторна модель осередку нізкоамперного електролізера генерує невелика кількість газів, то найнадійнішим методом визначення їх кількості є метод визначення зміни маси розчину за час досвіду і подальшого розрахунку виділився водню і кисню.

Пропонований винахід грунтується на відомому процесі розкладання молекул води на водень і кисень при фотосинтезі. При цьому атоми водню використовуються в якості сполучних ланок при формуванні органічних молекул, а кисень йде в атмосферу. Якщо створити пристрій, в якому умови розкладання молекул води на водень і кисень будуть близькі до умов, що існують при фотосинтезі, то слід очікувати значного зменшення сили струму, при якому відбувається цей процес. Оскільки умови для формування органічних молекул будуть відсутні, то в результаті такого процесу будуть виділятися і водень і кисень. Численні експерименти показали, що нізкоамперний процес електролізу води реалізується за таких умов. Перше - низька щільність електролітичного розчину. Друге - невелике (1,2-1,5 мм) відстань між електродами створює умови для поляризації кластерів води, її молекул і іонів. При цьому позитивні заряджені кінці кластерних ланцюжків з молекул води і її іонів спрямовуються до катода, а негативні - до аноду. В результаті електричні імпульси, що діють уздовж цих ланцюжків, зменшують енергію, необхідну для поділу молекул води на водень і кисень. Третє - ізоляція однієї з торцевих сторін електродів від можливості проходження електролітичного розчину між ними посилює ефект імпульсних впливів на молекули води. Таку функцію виконує нижня кришка, виготовлена ​​з діелектричного матеріалу з циліндричними пазами, в які щільно вставлені: циліндричний корпус і циліндричні електроди.

Оскільки виконання перерахованих умов призводить до того, що такий пристрій набуває властивостей конденсатора, то якби в ньому не йшли електролітичні процеси, то заряд цього конденсатора залишався б постійним. Однак наявність електролітичного процесу розкладання молекул води на водень і кисень призводить до того, що ємність електролітичного пристрої, як конденсатора, зменшується, а процес електролізу поступово згасає після відключення мережі живлення. Тому, заряджене при запуску електролітичне пристрій треба заряджати. Причому не постійною напругою, а імпульсним. З цього випливає четверта умова - пульсуючий електричний потенціал, що заряджає пристрій і одночасно впливає на молекули води і її іони.

Сукупність перерахованих умов призводить до того, що електролітичний процес розкладання води на водень і кисень триває кілька годин після відключення його від мережі живлення. З цього випливає, що для підтримки початкової інтенсивності виділення газів, яка легко спостерігається по виходу бульбашок газів, електролітичне пристрій треба постійно заряджати. При цьому для протікання процесу електролізу води напруга між анодом і катодом залишається постійним і рівним приблизно 2 В. Експерименти показують, що для підтримки цієї величини пристрій необхідно заряджати імпульсами, середня величина яких в розрахунку на один анод і один катод складає всього близько 0,01 В. при цьому величина струму виявляється рівною приблизно 0,02 А. В результаті електролітичне пристрій, що складається з одного анода і одного катода, реалізує процес електролізу води при потужності живильного пристрою, приблизно рівній 0,0002 Вт. Що дає підстави вважати, що в такому влаштуванні процес електролізу води аналогічний такому ж процесу, що протікає при фотосинтезі.

Викладене дає підставу стверджувати, що нізкоамперний процес електролізу води є новий, вельми економний спосіб отримання водню і кисню з води.

Відомо, що грам-атом чисельно дорівнює атомної масі речовини, а грам-молекула - молекулярній масі речовини. Наприклад, грам-молекула водню в молекулі води дорівнює двом грамам, а грам-атом атома кисню - 16 грамам. Грам-молекула води дорівнює 18 грамам. Так як маса водню в молекулі води становить 2 × 100/18 = 11,11%, а маса кисню - 16 × 100/18 = 88,89%, то це ж співвідношення водню і кисню міститься в одному літрі води. Це означає, що в 1000 грамах води міститься 111,11 грам водню і 888,89 грам кисню.

Один літр водню важить 0,09 гр., А один літр кисню - 1,47 гр. Це означає, що з одного літра води можна отримати 111,11 / 0,09 = 1234,44 літра водню і 888,89 / 1,47 = 604,69 літра кисню. З цього випливає, що один грам води містить 1,23 літра водню.

Витрати електроенергії на отримання 1000 литров водню зараз складають 4 кВтг, а на один літр - 4 Втч. Оскільки з одного грама води можна отримати 1,234 літра водню, то на отримання водню з одного грама води зараз витрачається 1,234 × 4 = 4,94 Втч. Результати експерименту представлені в таблиці.

Таблиця
результати експерименту
показники	сума
1 - тривалість роботи електролізера, включеного в мережу , година	6,0
2 - свідчення вольтметра V, вольт;	5,00
2 '- напруга підзарядки електролізера за показаннями осцилографа V', вольт;	0,06
3 - свідчення амперметра I, ампер;	0,02
3 '- показання осцилографа, I', ампер;	0,02
4 - витрата енергії за показаннями вольтметра і амперметра (Р = V × I × ), В т.ч;	0,60
4 '- витрата енергії на підзарядку електролізера (P' = V '× I' × ) В т.ч;	0,007
5 - зміна маси розчину m, грам	0,40
7 - маса води, що випарувалася m ', грам	0,06
8 - маса води, що перейшла в гази, m '' = m-m ', грам	0,34
9 - витрата енергії на грам води, що перейшла в гази, за показаннями вольтметра і амперметра Е = Р / m '', Втч / грам води;	1,76
9 '- витрата енергії на грам води, що перейшла в гази, за показаннями осцилографа E' = P '/ m' ', Втч / грам води;	0,02
10 - існуючий витрата енергії на грам води, що переходить в гази Е '', Втч / гр. води	4,94
11 - зменшення витрат енергії на отримання водню з води за показаннями вольтметра і амперметра К = Е '' / Е, раз;	2,80
11 '- зменшення витрат енергії на отримання водню з води за показаннями осцилографа К' = Е '' / Е ', раз;	247,0
12 - кількість виділився водню М = 0,34 × 1,23 × 0,09 = 0,038, грам	0,038
13 - енергосодержаніе отриманого водню (W = 0,06 × 142 / 3,6) = 2,36, Втч	1,48
14 - енергетична ефективність процесу електролізу води за показаннями вольтметра і амперметра (W × 100 / P),%;	246,7
14 '- енергетична ефективність процесу електролізу води за показаннями осцилографа (W × 100 / P'),%;	21142,8

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Пристрій для отримання водню і кисню, що містить циліндричний корпус, патрубки для введення робочого розчину і виведення газів, анод і катод, з'єднані відповідно з позитивним і негативним полюсами джерела живлення, що відрізняється тим, що корпус з струмопровідного матеріалу виконує роль анода, верхня кришка, виготовлена з діелектричного матеріалу, має осьовий отвір, конічне поглиблення з нижнього боку і кільцевої паз для розміщення верхньої частини корпусу, нижня кришка, і виготовлена ​​з діелектричного матеріалу, має осьовий отвір з різьбленням і концентричні кільцеві пази для розміщення корпусу і циліндричних електродів, при цьому стрижневий катод циліндричної форми вставлений за допомогою різьби в осьовий отвір нижньої кришки, корпус пристрою, нижня і верхня кришки скріплені болтами, пристрій підключений до електромережі, що генерує імпульси.

Версія для друку
Дата публікації 02.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів