<Desc/Clms Page number 1>
Procédé de fabrication de l'eau oxygénée au moyen de décharges électriques
On sait que lorsque des décharges électriques se produisent dans les mélanges d'hydrogène et d'oxygène, il se forme de l'eau oxygénée. En général, on opère dans ce cas arec des gaz socs et \ basse température.
L'inventeur a recherché si l'addition de vapeur d'eau au mélange gazeux et l'application simultanée de températures plus élevées n'améliorent pas le rendement en eau oxygénée, Cependant, il a déjà été proposé par ailleurs,, dans un brevet anglais, de fabriquer les gaz hydrogène et oxygène par un procédé électrolytique, ces gaz pénétrent alors dans la chambre des déchargea électriques obligatoirement chargés d'humi-
<Desc/Clms Page number 2>
dite* Mais, dans ce procédé, la présence d'humidité est purement accidentelle et la teneur en vapeur d'eau par mètre cube ne représente que de faibles traces de sorte que l'influence favorable de l'humidité n'a pas encore été découverte jusqu'à présent.
Les recherches faites par l'inventeur ont permis de constater que c'est seulement à partir de 50 gr. au moins de vapeur d'eau par m3 qu'on exerce une influence appréciable sur le rendement en eau oxygénée et que les autres conditions, par exemple la tem¯ pérature des gaz, ont également une très grande importance et que c'est d'elles que dépend l'amélioration ou la diminution du rendement par l'addition de vapeur d'eau. Quand ces autres conditions sont choisies d'une manière erronée, il ne se produit pas d'influence sous l'action de la vapeur d'eau, ou il se produit même, dans certaines circonstances, une diminution de rendement.
Sur les dessins joints :
La fig. 1 représente une élévation schématique d'un dispositif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé conforme IL la présente invention.
La fig. 2 est un diagramme du rendement horaire en eau oxygénée pour des températures croissantes des gaz et une température de* saturation constante.
La fig. 3 est un diagramme du rendement en eau oxygénée pour des températures de saturation croissantes et une température constante pour les gaz.
La fige 4. représente la consommation d'énergie électrique pour des températures croissantes des gaz,
La fige 5 représente la consommation d'énergie électrique pour une température de saturation croissante.
La fig. 6 est un diagramme de la variation du rendement de l'énergie pour une température variable des gaz et une température de saturation constante.
La fige. 7 est un diagramme de la variation du rendement
<Desc/Clms Page number 3>
de l'énergie pour une température de saturation variable ce) une température constante pour les gaz.
Dans un appareil, on a formé 0,098 gr. d'eau oxygénée à l'heure dans des gaz secs, et 0,21? gr. d'eau oxygénée à l'heure dans des gaz contenant 20 % d'humidité. La puissance électrique est même légèrement réduite par l'humidité, de sorte que l'influence sur le rendement de l'énergie (c'est à dire le quotient de la production en eau oxygénée par l'énergie introduite) est encore supérieure à ce qu'indiquent les chiffres* A titre d'autre exemple, on a joint la fig. 3 qui montre l'influence de la quantité d'humidité (définie par la température de saturation sur la production d'eau oxygénée, sur la puissance électrique (fig. 5) et sur le rendement de l'énergie (fig. 7) pour une température TM moyenne et constante pour les gaz qui se trouvent dans la chambre de décharge.
On voit qu'il faut régler \ une valeur déterminée la quantité de vapeur d'eau par M, sinon il peut, dans certaines circonstances, se produire même una diminution du rendement par la vapeur d'eau. D' autra part, pour obtenir des conditions favorables, il faut régler à des valeurs déterminées, correspondant 1 l'humidité, la température moyenne TM des gaz dans la chambre de réaction,par la présence de l'humidité, il est déjà nécessaire il est vrai que TM ne soit pas sensiblement inférieur à TS,sinon il se produit des condensations sur les pigées isolantes de l'appareillage électrique et par conséquent un court-circuit ou pour le moine de fortes pertes de puissance électrique.
Pour éviter ce phénomène, il suffirait de donner à TM une valeur légèrement supérieure 1 TS. Les fig. 2, 4 et 6 jointes à titre d'exemples montrent cependant que, dans les conditions optima, il faut donner à la température moyenne 11 des gaz une valeur sensiblement supérieure à TS. La valeur optimua du rapport de ces températures est basée sur une loi physique nouvelle et importante, Il est vrai qu'on a déjà pro-
<Desc/Clms Page number 4>
posé d'opérer dans la chambre de décharge à des températures auxquelles on évite une condensation des produits de réas.. tion sur les parois de la chambre de décharge, ce qui peut paraître souhaitable quand les Tapeurs d'eau oxygénée et d'eau ordinaire formées sont fortement concentrées.
Il suf fit pour cela de températures relativement basses, car il n'est pas admissible, en vue du rendement élevé de l'éner- gie, de faire pénétrer dans la chambre de décharge des va- peurs d'eau oxygénée à forte concentration. Lorsque les va- peurs d'eau oxygénée qui se trouvent dans la chambre de dé- charge sont fortement concentrées, il se produit en effet une destruction partielle, par la décharge électrique, de l'eau pxygénée formée. Du point de vue de la suppression de la condensation des produits de réaction formés, on ne trouve pas, d'autre part, de température optimum, il suffit au contraire cet égard d'opérer à une température supé- rieure la température de saturation.
D'après les faits constatés par l'inventeur, la température moyenne des appa- reils est, au contraire, réglée en se basant sur d'autres considérations, en vue précisément d'obtenir le rapport op- timum entre TM et TS. La valeur optimum de la température se trouTe très sensiblement au-dessus de la température de saturation des mélangea de gaz et de vapeur, de sorte que ces mélanges sont fortement surchauffés. D'après les recher- ches de l'inventeur, la température TM des gaz doit avoir une valeur déterminée pour chaque teneur en humidité si le rendement doit être optimum. D'après ces recherches, la valeur optimum de TS est en général toujours supérieure 402 C et celle de TM supérieure à 50 C.
La position exacte de la valeur optimum peut être déterminée dans chaque cas par tâtonnements et elle dépend en particulier de l'impor- tance attribuée soit au rendement maximum de l'énergie, soit la production maximum en eau oxygénée d'une unité déter- minée*
<Desc/Clms Page number 5>
Lorsqu'on a réglé TS et TM de telle sorte que ces conditions optima soient réalisées, il en résulte d'autres a- vantages dans la mise en courre pratique du procédé de fa,. brication de l'eau oxygénée au moyen de décharges électriques.
Comme, selon ce qui a déjà été dit ci-dessus, une concentration relativement élevée de la vapeur d'eau oxygénée dans la chambre de réaction n'est pas souhaitable et que, pour des raisons d'utilisation pratiques, on désire d'autre part obtenir une solution d'eau oxygénée à pourcentage aussi élevé que possible, il faudrait transformer ultérieurement dans un appareil de distillation ou de rectification en une solution à pourcentage plus élevé le produit de condensation à faible pourcentage, obtenu par exemple par refroidissement des gaz de réaction, ce qui exigerait l'apport d'énergie sous forme de chaleur, Mais comme le montrent les courbes cijointes, les gaz sont fortement surchauffés dans les conditions optima,
c'est à dire qu'ils peuvent abandonner des quantités de chaleur considérables après avoir quitté la zone de réaction, Ces quantités de chaleur peuvent, selon la présente invention, être utilisées pour le fonctionnement d'une colonne de distillation, de sorte qu'on obtient des solutions fortement concentrées d'eau oxygénée sans apport nouveau d'énergie. Sur la fig, 1 ei-jointe, après avoir abandonné la mne de réaction électrique constituée d'une manière quelconque, les gaz de réaction passent dans un surchauffeur qui constitue selon la description ci-après une autre partie essentielle de l'objet de la présente invention, puis ils pénètrent d par le bas dans la colonne.
Cette co- lonne est constituée d'une manière connue en soi et est munie par exemple soit de différents fonds, soit d'un remplis.. sage d'anneaux Raschig. Dans la partie supérieure, les gaz sont refroidis, par exemple au moyen d'un système tubulaire parcouru par de l'eau de refroidissement. Quand les dimensions de la colonne et les constantes de refroidissement sont con-
<Desc/Clms Page number 6>
venablement choisies, on obtient qu'à la partie inférieure il sorte de la colonne et d'une manière continue de l'eau oxygénée à forte concentration ( par exemple à 30 %), tandis que la concentration des vapeurs d'eau oxygénée dans les gaz de réaction entrant dans la colonne est très faible (0,5 %).
Quand les dimensions de la colonne et du condenseur sont convenablement calculées, on peut obtenir que le mélange de gaz et de Tapeur abandonne la colonne à son sommet sans la moindre trace d'eau oxygénée. Le procédé le plus avantageux consiste alors en général à refroidir les gaz dans le condenseur de façon qu'ils aient le degré d'humidité le plus favorable pour la réaction, c'est à dire jusqu'à la température de saturation T@. Dans des cas particuliers, on peut également refroidir les gaz davantage et compléter ultérieurement l'humidité manquante par l'injection ou l'introduction de vapeur d'eau@ Cette façon de procéder serait particulièrement recommandable s'il était impossible, pour des raisons d'encombrement par exemple,
d'augmenter à volon- té la hauteur de la colonne et qu'il soit nécessaire, pour cette raison, d'obtenir un puissant effet de colonne dans un espace réduit, ce qui se produit d'autant plus tôt, selon des lois connues, que la différence de température entre les gaz entrants et sortants est plus grande. Le procédé le plus avantageux consiste alors, en général, à ramener le mélange de gaz qui quitte la colonne en circuit fermé dans la zona de réaction électrique, par exemple au moyen d'un ventilateur, après que les gaz consommés dans la réaction auront été complètés par l'introduction d'hydrogène et d'oxygène.
Si. l'on n'utilise pas un dispositif spécial, les gaz de réaetion pénétreraient de cette façon dans la chambre de décharge à la température TS, ou à une tempérauture encore inférieure par suite de l'abandon de chaleur à l'air extérieur. Mais comme pour des raisons de rendement de l'énergie, une température élevée déterminée est désirable, selon ce qui
<Desc/Clms Page number 7>
a été dit ci-dessus, on peut soit chauffer les gaz par l'ex- térieur avant qu'ils pénètrent dans la chambre de réaction, soit au contraire procéder comme il est indiqué à titre d'exem.. ple sur la fig, 1 ;
d'après cette figure, les gaz passent par un surchauffeur, par exemple a par un système tubulaire dans lequel passent '4 l'intérieur les gaz chauds, fortement surchauffés, qui quittent la zone de réaction, et à l'exté- rieur les gaz plus froids (à la température TS). Par ce moyen, les courants gazsux échangent partiellement leur cha- leur, En calculant convenablement se surchauffeur, on peut obtenir que les gaz qui se trouvent à la température TS soient réchauffés jusqu'à la température la plus favorable pour le rendement de l'énergie.
On obtient par ce procédé en circuit fermé qui vient d'être décrit, que la chaleur formée par ionisation et moli- sation consécutive ou par échauffement direct durant la dé- charge électrique, ainsi que la chaleur de formation chimi- que libérée par la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène, soient entièrement utilisées de telle sorte qu'un apport su- périeur de chaleur ne soit pas nécessaire. La totalité de la puissance ou énergie électrique, augmentée de la chaleur de formation chimique, est évacuée par l'eau de refroidissement de la colonne quand l'isolement calorifique est bon. L'eau chaude obtenue par se moyen peut être réutilisée pour diffé- rentes applications.
Sur le dessin joint, la chambre de réaction est désignée par 10, le surchauffeur par 11 et la colonne de refroidisse, ment par 12. L'hydrogène et l'oxygène sont amenés par les conduites 13 et 14 et se mélangent aux gaz traités antérieu- rement dans la conduite de retour 15, les quantités de l'hy- drogène et de l'oxygène ajoutés étant réglées par la composi- tion des gaz qui se trouvent dans la conduite de retour 15.Le mélange est introduit par le ventilateur 16 dans la chambre de réaction a 10. Avant l'entrée des gaz de réaction dans
<Desc/Clms Page number 8>
la chambre 10, on obtient le degré d'humidité qui est nécessaire pour obtenir le degré de saturation maximum désiré, par l'addition de vapeur ou d'eau par le tube d'injection 17.
Après avoir passé par la chambre de réaetion et après avoir été soumis \ la décharge électrique pour obtenir l'ionisation des gaz et la combinaison de leurs molécules pour former de l'eau oxygénée, le mélange passe dans le surehauffeur 11 dans lequel une certaine quantité de chaleur est transmise, dans la conduite de retour, aux gaz traités au préalable dans la chambre de réaction. A la sortie du sur¯ chauffeur 11, le mélange gazeux partiellement refroidi et contenant de l'eau oxygénée, de l'eau, de l'hydrogène et de l'oxygène, pénètre dans la colonne de refroidissement 12 dans laquelle l'eau oxygénée du mélange est condensée arec un peu d'eau* Le produit de condensation s'écoule par la sonduite 18.
Les gaz passent à travers les plateaux 19 ou d'autres dispositifs et par le serpentin de refroidissement 200 Les gaz non condensés s'écoulent du sommet de la colonne de refroidissement par la conduite 21vers le surchauffeur 11 et recommencent leur circuit.
Mans l'application pratique et suivent.les conditions par... ticulières, on peut combiner les revendications suivantes d'une manière quelconque ou en supprimer.
Revendications.
1 / Procédé de fabrieation de l'eau oxygénée au moyen de décharges électriques dans des mélanges d'hydrogène et d'oxygène, caractérisé par le fait qu'on ajoute au gaz de réaction de la vapeur d'eau ayant une température de saturation supérieure à 40 c.