BG110451A - Водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник - Google Patents

Abstract

Водородният двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник и включва четиритактов двигател (1) с вътрешно горене, към който посредством тръбопроводи (5) е свързан поне един електролизер (3) с блокова водородна клетка (4), а към тръбопровода (5), на входа на двигателя (1), е монтиран дозатор (13). Блоковата водородна клетка (4) е оформена над електролизера (3), представляваща отворено откъм долната си основа (9) кухо тяло и с наклонена под ъгъл d горна основа (6), на която в най-високата й част има оформен изходящ отвор (7) за отделянето на водорода, така че тръбопроводът (5) е монтиран в най-горната част на блоковата водородна клетка (4). Долната основа (9) на водородната клетка (4) е отворена и по-голяма от горната основа (8) на електролизера (3), при което е оформен страничен отвор (10) за отделянето на кислорода в атмосферата при нормално атмосферно налягане - 1 bar. Когато към оста на двигателя (1) е монтиран електрогенератор, устройството може да се използва за производство на електрическа енергия, а когато към него е монтирана посредством отделен тръбопровод горелка то може да се използва за затопляне на вода за битови нужди и за отопление на сгради.

Description

ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник, използващ за гориво водород и може да намери приложение във всички сфери на промишлеността и бита, например за моторни превозни срадства, за задвижване на генератори за производство на електроенергия, за производство на водород за отопление на сгради и др.

ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

В съвременният свят основните енергийни източници са петролни продукти, природен газ, въглища, дърва, биогаз, енергия от атомни централи и др.

Повечето от тях при използването им отделят въглероден окис и въглероден двуокис и др. вредни емисии, замърсяват околната среда, повишават средната температура на планетата и предизвикват т.н. глобално затопляне. При други от тях съхранението и транспортирането им се осъществява в затворени обеми при високо налягане, което е свързано с определени опасности.

При трети от тях, атомната енергетика например, опасностите са още по

големи при аварии на атомните централи.

Поради това се търсят нови енергийни източници, който при това да са калорични, по възможност да не отделят вредни емиссии и да осигурят нужната енергия на човечеството.

Един такъв елемент, който при това е най-силно разпространен в природата е водородът.

Опитите за добиване на водород и използване му като гориво датират от отдавна, но до момента не е намерен стабилен метод за добиване на водород в промишлени количества, а методите, които позволяват такова добиване винаги са свързани със съхраняването и транспортирането до мястото на използването на добития водород в бутилки под високо налягане, което не е целесъобразно в много случаи.

Най-евтиният начин за добиване на водород е чрез електролиза на вода, при което молекулата на водата се разделя на водород и кислород. Уредите, чрез • · · · · · · ··· · · ··· ♦ · · · ··· · · · • ······ ·· ··· · • · ······ · ···· · ·· ·· ·· ·· които се осъществява електролиза на водата се наричат електролизери и сред тях има модели работещи с нисковолтово захранване - 12 волта или 24 волта. Добитият по този начин водород може да се използва за гориво в обикновените четиритактови двигатели, като при изгарянето си водорода не отделя никакви вредни емисии, намалява шума от работа на двигателя, а произведеният от двигателя чрез алтернатор ток се използва за захранване на електролизерите.

Известно е техническо решение на двигател с вътрешно горене, работещ с добавяне на водород към основното гориво на двигателя, от публикация на патент RU 2 167 317. Същността на изобретението се заключава в това, че водорода е получен на борда на транспортното средство посредством електролизер. Към електронизера са монтирани две камери - водородна и кислородна, като по този начин двата газа са разделени един от друг, а посредствомм тръбопроводи газовете се отвеждат до двигателя, като водорода постъпва в двигателя, а кислорода - в изпускателният тръпопровод.

ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Задачата на изобретението е да се създаде двигател с вътрешно горене, който да е екологичен, икономичен и да е с основно гориво водород.

Задачата се решава с предложеното устройство, включващо четиритактов двигател с вътрешно горене, към който посредством тръбопроводи са свързани електролизери с оформени върху електролизерите блокови водородни клетки. Електролизерите представляват кухи тела, отворени от към горната си страна, във вътрешната част на които са монтирани два или повече електроди, свързани по двойки с положителният и отрицателният полюс на електроз^хранращ източник, а между тях и в електролизера е поставена вода с електролит. След захранването на електролизера с източник на електрическа енергия, върху електродите има отделяне на свободни атоми водород и кислород.

Над всеки електролизер е оформена блокова водородна клетка, представляваща отворено от долната си страна кухо тяло, с наклонена под ъгъл горна основа. Долната отворена страна на блоковата водородна клетка е по голяма от горния отвор на електролизера, което позволява на по-тежкия от водорода кислород да бъде отделен в атмосферата при нормално атмосферно налягане-1 бар. В най-горната част на блоковата водородна клетка е оформен отвор, към който е монтиран тръбопровод, свързан с двигателя.

Блоковата водородна клетка, с полученият свободен водород, чрез тръбопроводи и дозатор, с компютърно управление е свързан към двигателя с вътрешно горене, а към него, посредством ремъчна предавка, е монтиран нисковолтов синхронен генератор /алтернатор/, който е свързан с електролизерите.

За по-добро захранване на двигателя с гориво към тръбопровода на входа на двигателя е монтиран дозатор с компютърно управление.

В друго вариантно изпълнение когато към оста на двигателя е монтиран електрогенератор, при което цялото устройство може да бъде използвано за производство на електрическа енергия, като при този случай, използваният двигател може да бъде многоцилиндров и с голяма мощност, като използваните за производство на водород електролизери могат да бъдат повече от един на брой. Добиваната по този начин електроенергия е много поевтина от тази, получавана по известните до момента начини.

В следващо вариантнр изпълнение, устройството може да бъде използвано и за производство на водород, който да бъде подаван в горелки, използвани за затопляне на вода за битови нужди и за отопление на сгради. При този случай всяко едно устройство, монтирано стационарно, може да работи в отделна сграда, като по този начин се избягват скъпите тръбопроводи и големи

топлопреносни загуби между отделни сгради и топлоцентралата.

Устройството може да бъде използвано и за промишлено добиване на водород, който да се съхранява и транспортира по известните вече начини.

Предимствата на предложеното решение са, че устройството е компактно и не е нужно добития водород да се съхранява в бутилки под високо налягане и в последствие да се транспортира до мястото, където ще се използва, а постъпва направо в цилиндрите на двигателя, където се оползотворява. Естественият начин на придвижването на водорода във блоковата водородна клетка и от там през тръбопроводите в двигателя позволява устройството да бъде използвано навсякъде. Според нуждите двигателят може да бъде мнгоцилиндров и с висока мощност, като при такива случаи електролизерите с блоковите водородни клетки са повече на брой. Добитото по този начин гориво винаги може да бъде в повече от нужното за нормалната работа на двигателя, като з

• ♦ · · · · · · · • · · · ··· · ·· · • ···· ·· · · ··· · ·»· • · ······ · •··· · ·· ·· ·· ·· излишното количество може да се съхранява отделно в бутилки под налягане или да се отделя в атмосферата по естествен начин.

ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фиг. 1: - Примерна блокова схема на водородният двигател с възобновяем енергиен източник

ПРИМЕРИ ЗА КОНКРЕТНО ИЗПЪЛНЕНИЕ

Предложеното решение може да бъде използвано в моторни превозни

следства - сухопътни или водни.

При това изпълнение на моторното превозно средство към четиритактовия двигател с вътрешно горене 1 посредством тръбопроводи 5 са свързани електролизери 3 с оформени върху електролизерите блокови водородни клетки 4.

Електролизерите 3 представляват кухи тела, отворени от към горната си основа 8, във вътрешната част на които са монтирани два или повече електроди, свързани по двойки с положителният и отрицателният полюс на електрозахранващ източник 14, а между тях и в електролизера 3 е поставена вода с електролит. При захранване на електролизера 3 с източник на електрическа енергия 14, върху електродите се отделят свободни атоми водород и кислород.

Над всеки електролизер 3 е оформена блокова водородна клетка 4, представляваща отворено кухо тяло от долната си основа 9 и затворено от към горнаната си основа 6, която е наклонена под ъгъл а. Долната отворена страна на блоковата водородна клетка 4 е по голяма от горната основа 8 на електролизера 3, при което през страничния отвор 10 по-тежкия от водорода кислород се отделя в атмосферата при обикновено атмосверно налягане-1 бар. На най-горната част на наклонената горна основа 6 на блоковата водородна клетка 4 е оформен изходящ отвор 7 към който е монтиран тръбопровод 5, който от своя страна е свързан с двигателя 1.

Във вариантно изпълнение и за по-добро захранване на двигателя 1 с гориво към тръбопровода 5 на входа на двигателя 1 е монтиран дозатор 13 с компютърно управление.

В друго вариантно изпълнение когато към оста на двигателя 1 е монтиран електрогенератор, като цялото устройство може да бъде използвано за производство на електрическа енергия и при този случай, използваният двигател Т може да бъде многоцилиндров и с голяма мощност, като използваните за производство на водород електролизери 1 и 2 могат да бъдат повече от един на брой. Добиваната по този начин електроенергия е много поевтина от тази, получавана пр известните до момента начини.

В следващо вариантно изпълнение, устройството може да бъде използвано и за производство на водород, който да бъде подаван в горелки, използвани за затопляне на вода за битови нужди и за отопление на сгради. При този случай всяко едно устройство, монтирано стационарно, може да работи в отделна сграда, като по този начин се избягват скъпите тръбопроводи и големи топлопреносни загуби между отделни сгради и топлоцентралата.

Устройството може да бъде използвано и за промишлено добиване на водород, който да се съхранява и транспортира по известните вече начини.

ИЗПОЛЗВАНЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Водородният двигател работи по следния начин.

Двигателят 1 се привежда в движение първоначално по конвенционален начин - на бензин или друго гориво. Двигателят 1 задвижва алтернатора 2 чрез ремъчна предавка 12, като произведената от него електрическа енергия се подава на електролизерите 3. На електродите на електролизерите 3 започва да се отделят мехурчета от атоми кислород и водород, които по естествен път,

като по-леки от въздуха се придвижват нагоре във водородната клетка. Водородът като 16 пъти по-лек от кислорода се придвижва по-бързо нагоре. С увеличаването на количеството водород в горната част на блоковата водородна клетка 4, той започва да изтласква намиращият се под него кислород през страничния отвор 10 в долната част на блоковата водородна клетка 3 и излита във атмосферата. След определено време в клетките 4 над електролизерите 3 вече има събрано достатъчно количество водород, който през горните изходящи отвори 7 преминава по тръбопроводите 5 и чрез дозатор 13, с компютърно дозиране или помпа се подава в двигателят 1.

Claims (5)

1. Водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник, включващ четиритактов двигател с вътрешно горене, към който посредством тръбопроводи са свързани електролизер с блоковата водородна клетка, а към тръбопровода на входа на двигателя е монтиран дозатор, характеризиращ_се с това, че блоковата водородна клетка /4/ е оформена над електролизера /3/ представляваща отворено от към долната си основа /9/ кухо тяло и с наклонена под ъгъл а горна основа /6/, на която в най- високата й част има оформен изходящ отвор /7/ за отделянето на водорода, така че тръбопроводът /5/ е монтиран в най-горната част на блоковата водородна клетка /4/, а долната основа /9/ на водородната клетка 14/ е отворена и по-голяма от горната основа /8/ на електролизера /3/, при което е оформен страничен отвор /10/ за отделянето на кислорода в атмосферата при нормално отмосферно налягане 1 бар,

2. Водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник, съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че електролизера /3/ и водородни клетка /4/ са по-вече от единна брой.

3. Водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник, съгласно претенция 1 и 2, характеризиращ се с това, че към тръбопровода /5/ на входа на двигателя /1/ е монтиран дозатор /13/ с компютърно управление,

4. Водороден двигател с вътрешно горене с възобновяем енергиен източник, съгласно претенция 1 2 и 3, характеризиращ се с това, че към оста на двигателя 1 е монтиран електрогенератор за производство на електрическа енергия.

5. Водороден двигател ς вътрешно горене с ат?зр^новяем енергиен източник, съгласно претенция 1 2 и 3, характеризиращ се с това, че към устройството е монтирана посредством отделен тръбопровод горелка за затопляне на вода за битови нужди и за отопление на сгради.