BG2128U1 - Оксиводороден генератор - Google Patents

Abstract

Оксиводородният генератор се използва за повишаване на ефективността на двигатели с вътрешно горене, както и на стационарни горивни инсталации. С него се предотвратява протичането на паразитни токове между електродите, което позволява използване на множество клетки и множество електроди във всяка клетка, както и увеличаване на захранващото напрежение. Оксиводородният генератор представлява електролизьор, включващ множество електролитни клетки (1), свързани помежду си чрез преливници (6) и обхванати от херметично уплътнен корпус с оформени в него отвор (7) за зареждане на клетките (1) с електролит, свързан с резервоар (8) за електролит, и поне един изход (12.1) за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките (1). Генераторът е снабден със сензори (14) за отчитане на нивото на електролита и сензор (15) за отчитане на температурата на електролита, както и охлаждаща система за отвеждане на топлината от клетките (1). Съгласно полезния модел всяка клетка (1) се състои от камера (2), оформяща електролитна вана, в която са поместени множество електроди (4) - редуващи се аноди (4.2) и катоди (4.1), свързани с източник на прав ток, като между електродите (4), е монтиран метален екран (5). Оксиводородният генератор има микропроцесорен модул (9) за контролиране и управление на нивото на електролита в камерите, стабилността на напрежението на тока, температурата на електролита, комутацията на електролитните клетки, подаването на електролит от резервоара (8) към камерите (2), количеството на произведения оксиводороден газ и регулиране на захранването на двигателя или горивната камера с него, както и стопиране на генератора при превишаване на предварително зададените параметри.@@

Description

Област на техниката

Полезният модел се отнася до оксиводороден генератор, който се използва за повишаване на ефективността на двигатели с вътрешно горене и по-специално на двигатели, работещи с бензин, дизел и природен газ, както и на стационарни горивни инсталации.

Предшестващо състояние на техниката

Известно е, че при изгарянето на въглеводородни горива в двигатели с вътрешно горене отработилите газове съдържат вредни емисии като въглероден монооксид, неизгорели въглеводороди, азотни оксиди, серни оксиди, сажди. Усилията са насочени към по-пълно изгаряне на горивото, което води до намаляване на вредните емисии и разхода на гориво, вследствие на което се повишава ефективността на двигателите с вътрешно горене.

Едно от решенията на горния проблем е използването наоксиводородни генератори, при които чрез електролиза на вода се получава кислород и водород и полученият оксиводороден газ (ННО газ) се добавя към горивото на двигателите с вътрешно горене. Допълнителното добавяне на водород и кислород води до по-пълно изгаряне на въглеводородното гориво, което има за резултат намаляване на вредните емисии и повишаване на ефективността на двигателите с вътрешно горене.

Известни са множество патентни публикации, в които са описани оксиводородни генератори. Например, BG 1515 U1 разкрива оксиводороден генератор, който представлява електролизьор, включващ най-малко три клетки, всяка от които се състои от камера, в която са разположени електроди, свързани с източник на прав ток, като между електродите е монтиран метален екран. Във всяка клетка са оформени отвор за зареждане с електролит и отвор за отвеждане на получения в клетката оксиводороден газ, като клетките са свързани помежду си чрез преливници.

Този известен генератор не осигурява контролиране и стабилизиране на напрежението в клетките.

WO 2007/133174 А1 разкрива оксиводороден генератор за двигатели с вътрешно горене, пред ставляващ електролизьор, включващ множество реактори (електролитни клетки), свързани помежду си чрез тръби (преливници) за премина5 ване на електролита от една клетка в друга. Всяка клетка се състои от херметизирана катодна камера, частично запълнена с електролит, и потопен в електролита анод, който е електрически изолиран от катодната камера. Генераторът е снабден 10 с резервоар за електролит, свързан с поне една от клетките; средство за регулиране на нивото на електролита; охлаждаща система за трансфер на топлината от клетките; тръба за отвеждане на продуктите от електролизата - кислород и водород, от клетките и подаването им в двигателя; и източник на електрически потенциал за захранване с напрежение на една или повече от клетките в зависимост от потребностите на 2Q двигателя. Оксиводородният генератор е снабден със сензор за нивото на електролита в клетките и температурата на електролита. Генераторът е обхванат от херметично уплътнен корпус.

Описания в WO 2007/133174 А1 оксиводо25 роден генератор не осигурява елиминирането на паразитни токове, протичащи между електродите на електролитните клетки. В процеса на електролизата температурата на електролита се 5θ повишава, тъй като работната площ на катодите и анодите е малка спрямо подавания ток, което води до по-голяма консумация на ток. Освен това този известен генератор не предвижда контролиране и стабилизиране на напрежението 35 в отделните клетки, в резултат на което се намалява количеството на получения оксиводороден газ. Тези недостатъци водят до намаляване на ефективността на генератора.

Техническа същност на полезния модел

Задача на полезния модел е да се създаде оксиводороден генератор, при който да се предотврати протичането на паразитни токове между електродите в електролитните клетки, а така също да се осигури контролиране и стабилизиране на напрежението в клетките, както и получаване на по-големи количества оксиводороден газ.

Тази задача е решена с оксиводороден генератор, който представлява електролизьор, включващ множество електролитни клетки, обхванати от херметично уплътнен корпус. Всяка клетка 50 се състои от камера, оформяща електролитна вана, в която са поместени множество редуващи

2128 UI се аноди и катоди, между които успоредно на електродите е монтиран метален екран. Електродите на клетките са свързани последователно с източник на прав ток. Електролитните вани на камерите са свързани помежду си чрез преливници от изолационен материал, разположени хоризонтално, над нивото на катодите и анодите в камерите. В горната част на корпуса са оформени отвор за зареждане с електролит, свързан с резервоар за електролит, и поне един изход за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките. Генераторът е снабден със сензори за отчитане на нивото на електролита и сензор за отчитане на температурата на електролита. Предвидена е и охлаждаща система за отвеждане на топлината от клетките. Оксиводородният генератор има микропроцесорен модул за контролиране и управление на нивото на електролита в камерите, стабилността на напрежението на тока, температурата на електролита, комутацията на електролитните клетки, подаването на електролит от резервоара към камерите, количеството на произведения оксиводороден газ и регулиране на захранването на двигателя или горивната камера с него, както и стопиране на генератора при превишаване на предварително зададените параметри.

Металният екран представлява правоъгълна метална пластина, като в горния и долния й край са оформени проходни отвори за преминаване съответно на получения оксиводород и за преминаване на електролита през екрана.

При един вариант на изпълнение на полезния модел работната площ на електродите е от 8 cm2 до 12 cm2.

При друг вариант на изпълнение на полезния модел изходът за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките е с диаметър от 2 до 3 mm.

Предимствата на оксиводородния генератор съгласно полезния модел са следните. Използването на метален екран във всяка от клетките предотвратява протичането на паразитни токове между електродите, което позволява използване на множество клетки и множество електроди във всяка клетка, както и увеличаване на захранващото напрежение, без опасност от повишаване на температурата на електролита. Работната площ на електродите е по-голяма спрямо подавания ток, което от една страна води до по-ниска кон сумация на ток, а от друга - до увеличаване на количеството на произведения оксиводороден газ. Контролирането и стабилизирането на напрежението и тока в отделните клетки осигурява работа на генератора в оптимален ефективен режим, без да влияе и пречи на бордовото захранване на двигателите с вътрешно горене. В резултат се постига по-голяма ефективност на оксиводородния генератор съгласно полезния модел в сравнение с известните генератори.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява схематично изображение на оксиводороден генератор съгласно полезния модел при изглед отпред.

Фигура 2 - схематично изображение на 12 електролитни клетки на оксиводороден генератор при изглед отгоре.

Примери за изпълнение на полезния модел

Оксиводородният генератор, показан схематично на фиг. 1 и фиг. 2, представлява електролизьор, включващ дванадесет клетки 1, групирани в два модула 3.А и З.В, между които е предвиден изолационен панел 17. Всеки модул З.А и З.В се състои от шест клетки 1, наредени в разположени един зад друг редове - по три клетки на всеки ред. Всички клетки 1 са обхванати плътно от херметично уплътнен корпус (непоказан на фигурите). Всяка клетка 1 се състои от камера 2, оформяща електролитна вана, в която са поместени тринадесет електрода 4 - седем анода 4.2 и шест катода 4.1, като между електродите 4 е монтиран метален екран 5 от неръждаема стомана, представляващ правоъгълна метална пластина, като в горния й край е оформен отвор 5.1 за преминаване на получения оксиводород, а в долния край - отвор за преминаване на електролита през екрана (непоказан на фигурите). Електродите 4 на клетките 1 представляват пластини, изработени от неръждаема стомана или никел или никелова сплав и всяка от тях има работна площ 10 cm2. Те са свързани последователно с източник на прав ток със захранващо напрежение 12 V чрез захранващи точки 16. Електролитната вана на всяка камера 2 е свързана с електролитните вани на съседни камери чрез преливници 6 от изолационен материал, разположени хоризонтално над нивото на катодите 4.1 и анодите 4.2 в камерите 2. В изолационния панел 17 също са оформени преливници (непоказани на фигурите), свързващи клетките 1 на модул З.А и З.В. В горната стена на херметично уплътнения корпус е оформен отвор 7 за зареждане на клетките 1 с електролит, свързан с резервоар 8 чрез помпа 10 и тръба 11. Предвидени са гъвкави тръбни елементи 13 от изолационен материал за преминаване на получения оксиводороден газ от една камера в друга, изходи 12.2 и общ изход 12.1 за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките 1. Генераторът е снабден с вентилатори (непоказана на фигурите), за отвеждане на топлина от клетките 1, разположени под корпуса на генератора, а така също сензори 14 за отчитане на нивото на електролита и сензор 15 за отчитане на температурата на електролита. Клетките 1 са поместени в кутия 19 от изолационен материал.

При друг вариант на изпълнение (непоказан на фигурите) генераторът съгласно полезния модел, предназначен за тежкотоварни камиони със захранваща батерия 26,7 V, е съставен от 24 броя клетки, а общият брой на електродите е 312.

Оксиводородният генератор има микропроцесорен модул 9 за контролиране и управление на нивото на електролита в камерите, стабилността на напрежението и силата на тока, температурата на електролита, комутацията на електролитните клетки, управление на помпата 10 за подаване на електролит от резервоара 8 към камерите, количеството на произведената оксиводороден газ и регулиране на захранването на двигателя или горивната камера с него, както и стопиране на генератора при превишаване на предварително зададените параметри.

В този пример микропроцесорният модул 9 представлява цифрово контролиран PWM генератор с два независими изхода, захранващи двата модула З.А и З.В и е снабден с четириредов буквено-цифров LCD дисплей.

Използване на полезния модел

Генераторът работи по следния начин. Преди пускане в действие клетките 1 на генератора се запълват с електролит до зададено ниво. Електролитът представлява вода, съдържаща 2-10 % калиева основа (КОН). Електролизата се провежда при захранващо напрежение 12.8 V или 26.7 V в зависимост от захранващата батерия на двигателя с вътрешно горене и сила на тока 55 А. В резултат на разлагането на водата на катодите 4.1 се отделя кислород, а на анодите 4.2

U1

- водород, които преминават в пространството над електролита. Получената оксиводородна газова смес (ННО газ) се отвежда от клетките 1 през изхода 12.1 и се смесва с входящия въздух, подаван към двигател с вътрешно горене. Размерът на отвора на изхода 12.1 е под 3 mm с цел предотвратяване протичането на паразитни токове през него.

Ю Микропроцесорният модул 9, освен управление на PWM сигнала, изпълнява следните програмно заложени функции:

- Контролира напрежението и стартира работата на генератора след достигане на предвари1 $ телно зададена стойност (12.8 V или 26.7 V в зависимост от захранващата батерия на двигателя с вътрешно горене). Това стартиране се извършва със закъснение, което може да бъде програмира2Q но в интервала от 1 s - 5 min. Стабилизирането на напрежението се осъществява посредством промяна на коефициента на запълване на честотата на напрежение, подавано към клетките 1. Преустановява работата на генератора при 25 спадане на напрежението под предварително зададена стойност (12.6 V или 26.4 V). Между двете стойности е въведена разлика (хистерезис), осигуряваща стабилна работа и възможност за променяне на стойностите.

- Контролира тока, протичащ през системата, и при достигане на предварително зададена стойност (80 А) преустановява подаване на напрежение към клетките 1. Генерира алармен сигнал за 35 повишаване на тока през клетките 1. Измерва протичащия през клетките ток и изчислява средната мощност, консумирана от системата. Тази информация се изписва на дисплея постоянно. Автоматично регулира и стабилизира тока през 4θ системата, като стабилизацията се извършва чрез широчинно-импулсна модулация на подаваното към едната клетка напрежение и постоянно следене на тока през системата. Точността на стабилизиране е под 5 %. Максималният стабилизиран ток е 80 А.

- Контролира температурата на електролита в клетките 1 и при достигане на предварително зададена стойност (55°С) преустановява подаване на напрежение към клетките. Генерира алармен сигнал за висока температура.

- Контролира нивото на електролита чрез сензорите 14 и при достигане на предварително зададено минимално ниво прекъсва подаването

2128 UI на напрежение към клетките 1. Генерира алармен сигнал за ниско ниво.

- Управлява помпата 10 за допълване на клетките 1 с електролит при достигане на предварително зададено минимално ниво. Изключва $ помпата 10 при достигане на максимално ниво. Двете нива се определят от положението на сензорите 14, потопени в електролита.

- Отчита часовете на работа на генератора и съхранява тази стойност в енергонезависима памет. Тази информация може да бъде прочетена само в сервизен режим. След достигане на предварително зададена стойност върху дисплея се изписва съобщение за подмяна на електролита. 15 Това съобщение се премахва само в сервизен режим.

- На дисплея се изписват колко часове остават до сервиз. 2Q

- База данни във функция от времето, записани в енергонезависима памет, съхранява следната информация: дата и час на отчитане; напрежението, подавано към системата; протичащият през клетките ток; температурата на 25 електролита.

- Върху дисплея се визуализират моментните режими на работа, измерени стойности, алармени събития и други параметри.

Включването на множество клетки и множество електроди във всяка от клетките осигурява възможност за работа на генератора при по-високо напрежение, като същевременно се предотвратява протичането на паразитни токове 3 5 между електродите. Това води до увеличаване на количеството на получения оксиводороден газ и повишаване на ефективността на оксиводородния генератор.

Добавянето на оксиводороден газ към го40 ривото на двигатели с вътрешно горене има за резултат по-пълно изгаряне на горивото, съществено намаляване на количеството на вредните емисии и повишаване на ефективността на двигатели, работещи с бензин, дизелово гориво или природен газ. 4$

Оксиводородният генератор съгласно полезния модел може да намери приложение и в различни горивни инсталации, използвани в промишлеността.

Claims (4)

1. Претенции

   1. Оксиводороден генератор, представляващ електролизьор, включващ множество електролитни клетки (1), свързани помежду си чрез преливници (6) и обхванати от херметично уплътнен корпус с оформени в него отвор (7) за зареждане на клетките (1) с електролит, свързан с резервоар (8) за електролит, и поне един изход (12.1) за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките (1), при това генераторът е снабден със сензори (14) за отчитане на нивото на електролита и сензор (15) за отчитане на температурата на електролита, както и охлаждаща система за отвеждане на топлината от клетките (1), характеризиращ се с това, че всяка клетка (1) се състои от камера (2), оформяща електролитна вана, в която са поместени множество електроди (4) - редуващи се аноди (4.2) и катоди (4.1), между които, успоредно на електродите (4), е монтиран метален екран (5), а преливниците от изолационен материал са разположени хоризонтално, над нивото на катодите (4.1) и анодите (4.2), като оксиводородният генератор е свързан с микропроцесорен модул (9) за контролиране и управление на нивото на електролита в камерите (2), стабилността на напрежението на тока, температурата на електролита, комутацията на електролитните клетки, подаването на електролит от резервоара (8) към камерите (2), количеството на произведения оксиводороден газ и регулиране на захранването на двигател или горивна камера с него, както и стопиране на генератора при превишаване на предварително зададените параметри.
2. 2. Оксиводороден генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че металният екран (5) представлява правоъгълна метална пластина, като в горния и долния й край са оформени проходни отвори за преминаване съответно на получения оксиводородев газ и за преминаване на електролита през екрана.
3. 3. Оксиводороден генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че работната площ на електродите (4) е от 8 до 12 cm2.
4. 4. Оксиводороден генератор съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че изходът (12.1) за отвеждане на получения оксиводороден газ от клетките (1) е с диаметър от 2 до 3 mm.