BRPI0706374A2 - método e aparelho para a produção de combustìvel lìquido - Google Patents

Abstract

MéTODO E APARELHO PARA A PRODUçãO DE COMBUSTìVEL LìQUIDO. A presente invenção refere-se a um método e aparelho para a produção de um combustível líquido a uma taxa de eficiência superior a 65%. O aparelho (10) compreende uma célula de eletrólise (12) a fim de eletrolisar uma solução eletrolítica aquosa; um separador (16) no qual o combustível líquido e a solução são separados; uma fonte de alimentação (14) para o suprimento de uma tensão de corrente CC de 1 V a 6 V; e uma bomba para a circulação da solução através do aparelho (10). A célula de eletrólise (12) inclui um primeiro eletrodo (18) e um segundo eletrodo (20) espaçado do primeiro eletrodo (18), e uma pluralidade de eletrodos intermediários (22) dispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos (18) e (20), respectivamente. Uma fonte de alimentação (14) aplica uma tensão de corrente CC a todos os eletrodos (18), (20) e (22) a fim de eletrolisar a solução, ao mesmo tempo em que a solução circula através do aparelho (10).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO EAPARELHO PARA A PRODUÇÃO DE COMBUSTÍVEL LÍQUIDO".

INTRODUÇÃO E ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método e aparelho para aprodução de combustível líquido. Mais especificamente, a presente invençãose refere a um método e aparelho para a produção de hidrogênio e oxigênio,através da eletrólise de uma solução eletrolítica aquosa.

No presente relatório descritivo, o termo "combustível líquido"inclui dentro de seu âmbito de aplicação um gás combustível contendo pre-dominantemente hidrogênio e oxigênio.

A Patente U.S. N9 4 379 043 apresenta um aparelho para a de-composição da água e produção de um gás detonador por meio de eletróli-se. O aparelho inclui uma pluralidade de eletrodos de carbono anulares dis-postos concentricamente sobre um eixo geométrico vertical comum. Os ele-trodos anulares são perfurados e possuem extremidades superiores e inferi-ores, as extremidades inferiores sendo posicionadas adjacentes aos elemen-tos de vedação e isolantes, a fim de formar uma pluralidade de células dis-postas concentricamente para a contenção de um eletrólito, como a água.

Um eletrodo de carbono sólido cilíndrico é posicionado dentro do menor ele-trodo concêntrico e ao longo de seu eixo geométrico comum. Uma tensão de12 V e uma corrente de 80 A são aplicadas ao aparelho por meio de umafonte de corrente direta a fim de desprender o gás detonador do eletrólitodas células por meio de eletrólise.

Uma desvantagem do aparelho acima descrito conhecido é aque a razão entre a potência consumida e o combustível líquido produzido édesfavorável, tornando a sua eficiência relativamente baixa, ou seja, a ener-gia produzida é inferior a 65 % com relação à energia consumida no proces-so.

OBJETO DA INVENÇÃO

Por conseguinte, um objeto do presente invenção é prover ummétodo e aparelho alternativo para a produção de um combustível líquidoque supere a desvantagem acima, por meio da produção de um combustívellíquido com uma taxa de eficiência relativamente mais elevada, ou seja, comuma produção de energia substancialmente maior que 65% com relação àenergia consumida no processo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, éprovido um método para a produção de um combustível líquido a partir deuma solução eletrolítica aquosa, incluindo as etapas de:

- prover uma solução eletrolítica aquosa;

- prover uma célula de eletrólise tendo pelo menos dois eletro-dos espaçados entre si, definindo uma passagem entre os mesmos, e

- passar a solução, ao longo da passagem, e ao mesmo tempoaplicar uma tensão de corrente CC a todos os eletrodos a fim de eletrolisar asolução, a tensão sendo de uma faixa de 1 V a 6 V.

Os dois eletrodos espaçados entre si podem ser um primeiroeletrodo externo e um segundo eletrodo interno, e o método pode incluir aainda a etapa de provisão de uma pluralidade de eletrodos intermediáriosdispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos, a disposição sendo tal queuma pluralidade de passagens, cada qual tendo uma entrada e uma saída,sejam definidas entre os eletrodos, e a etapa de passar a solução ao longoda passagem pode incluir uma outra etapa de passar a solução ao longo daspassagens, ao mesmo tempo aplicando uma tensão a todos os eletrodos.

A etapa de aplicar a tensão de corrente CC a todos os eletrodospode incluir uma etapa de aplicar uma tensão de corrente CC na faixa de 2 Va 4 V, de preferência na faixa de 2,75 V a 3,25 V a todos os eletrodos.

A etapa de aplicar uma tensão de corrente CC a todos os eletro-dos pode incluir uma ainda a etapa de aplicar uma tensão de corrente CCpulsada a todos os eletrodos.

A etapa de aplicar uma tensão de corrente CC pulsada a todosos eletrodos pode incluir ainda uma etapa de aplicar uma tensão de correnteCC pulsada com um ciclo de serviço de 10% a 90% e uma freqüência de5 kHz a 20 kHz.

A tensão pode ser pulsada, com um ciclo de serviço de 30% a70%, de preferência de 40 % a 60 %.

A tensão pode ser pulsada, com uma freqüência de 10 kHz a15 kHz, de preferência de 13 kHz.

A solução pode ser passada continuamente ao longo das pas-sagens a partir das entradas para as saídas.

Ao se passar a solução ao longo das passagens, a solução podeser bombeada a partir das entradas para as saídas das passagens.

O combustível líquido pode ser produzido sobre a superfície doseletrodos e entre os eletrodos nas passagens entre os eletrodos, sob a for-ma de bolhas de gás, e a etapa de eletrolisar a solução pode incluir ainda aetapa de remover fisicamente as bolhas de gás das superfícies dos eletro-dos e das passagens, e ao se mover as bolhas para as saídas das passa-gens por meio do fluxo da solução que escoa ao longo das passagens.

A etapa de prover uma solução eletrolítica aquosa pode incluiruma ainda a etapa de prover uma solução de hidróxido de sódio em água de1 % a 5% em massa por base de massa, de preferência uma solução de hi-dróxido de sódio a 3% em água.

De acordo com um segundo aspecto da presente invenção éprovido um aparelho para a produção de combustível líquido a partir de umasolução eletrolítica aquosa compreendendo:

- uma célula de eletrólise para a eletrólise da solução eletrolíticaaquosa, a célula de eletrólise tendo um primeiro eletrodo e um segundo ele-trodo espaçado do primeiro eletrodo, e uma passagem definida entre os ele-trodos, a passagem tendo uma entrada e uma saída;

- um meio de circulação para circular a solução a partir da entra-da, ao longo da passagem, para a saída e de volta para a entrada através deuma passagem separada, e

- uma fonte de alimentação para a aplicação de uma tensão decorrente CC a todos os eletrodos a fim de eletrolisar a solução e ao mesmotempo correr a mesma ao longo da passagem, sendo a tensão de uma faixade 1 V a 6 V.

A tensão de corrente CC aplicada a todos os eletrodos pode, depreferência, ser de uma faixa de 2 V a 4 V, mais preferivelmente de uma fai-xa de 2,75 V a 3,25 V, mais preferivelmente, a tensão pode ser de uma faixade 2,85 V a 2,95 V.

O aparelho pode incluir um meio de pulsação para a aplicaçãode uma tensão pulsada a todos os eletrodos.

O meio de pulsação pode ser adaptado de modo a aplicar umatensão de corrente CC pulsada, a um ciclo de serviço de 10% a 90% e auma freqüência de 5 kHz a 20 kHz.

Mais particularmente, o meio de pulsação pode ser adaptado demodo a aplicar uma tensão de corrente CC pulsada, a um ciclo de serviço de30% a 70%, de preferência de 40% a 60%.

Além disso, mais especialmente, a meio de pulsação pode seradaptado de modo a pulsar a tensão de corrente CC com uma freqüência de10 kHz a 15 kHz, de preferência de 13 kHz.

A solução eletrolítica pode estar sob a forma de uma solução dehidróxido de sódio em água.

A solução eletrolítica poderá ser uma solução de hidróxido desódio em uma solução de água de 1% a 5% em massa por base de massa,de preferência uma solução de hidróxido de sódio a 3 % em água.

Os eletrodos podem ser alongados ou tubulares e podem serdispostos concentricamente uns aos outros.

O primeiro eletrodo pode ser um eletrodo externo, e o segundoeletrodo, um eletrodo interno disposto dentro do eletrodo externo.

Uma pluralidade de eletrodos tubulares intermediários dispostosconcentricamente pode ser disposta entre o primeiro e o segundo eletrodos,a disposição sendo tal que uma pluralidade de passagens, cada qual tendouma entrada e uma saída, e ao longo das quais a solução pode ser circula-da, é definida entre os eletrodos adjacentes.

Os eixos longitudinais dos eletrodos podem se estender verti-calmente de modo que as passagens se estendam também em um sentidovertical, e as entradas podem ser providas para a extremidade inferior dacélula de eletrólise, e as saídas podem ser providas na extremidade superiorda célula de eletrólise.

A entrada de cada uma das passagens pode ser definida pelasextremidades inferiores dos eletrodos, e a saída de cada uma das passa-gens pode ser definida pelas extremidades superiores dos eletrodos.

As extremidades opostas dos eletrodos podem ser interpostasentre dispositivos isoladores.

Os eletrodos podem ainda ser eletricamente conectados a doiscondutores, a disposição sendo de tal ordem que os eletrodos sejam conec-tados em uma configuração paralela, em que cada segundo eletrodo podeser conectado a um condutor superior, o qual se encontra eletricamente co-nectado a um pólo da fonte de alimentação, e os demais eletrodos podemser conectados a um condutor inferior, que se encontra eletricamente conec-tado a um pólo oposto da fonte de alimentação.

Alternativamente, os eletrodos podem ser conectados em umaconfiguração em série a uma pluralidade de eletrodos tubulares intermédiosconcentricamente dispostos, que vêm a ser os eletrodos flutuantes dispostosentre o primeiro e o segundo eletrodos, com o primeiro eletrodo tendo umapolaridade oposta à do segundo eletrodo.

O espaçamento entre os eletrodos podem ser de 1 mm a 8 mm.

No caso em que os eletrodos são conectados em uma configu-ração paralela, o espaçamento entre os eletrodos pode ser a mesma entretodos os eletrodos adjacentes.

Como uma alternativa, no caso em que os eletrodos se encon-tram em uma configuração em série, o espaçamento entre os eletrodos ad-jacentes pode aumentar no sentido radial externo.

Os eletrodos podem ser feitos de um material condutivo e po-dem ser longos por natureza, o primeiro eletrodo externo tendo geralmenteuma polaridade oposta à do segundo eletrodo interno.

Os eletrodos podem ser feitos de um material condutivo, maisespecificamente os eletrodos podem ser feitos de aço inoxidável grau 316.

O célula de eletrólise pode ser completamente enchida com asolução eletrolítica aquosa, de tal forma que os eletrodos fiquem submersosna solução.

O meio de circulação pode ser da forma de uma bomba e podebombear continuamente a solução em um sentido ascendente a partir daentrada das passagens para a saída superior das mesmas.

O meio de circulação pode ser conectado à célula de eletróliseatravés da passagem separada, de modo que a solução seja bombeada apartir da entrada, ao longo das passagens, para a saída e de volta para aentrada, através da passagem separada.

De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, éprovido um motor de combustão interna utilizado em conjunto com o aparelho.

De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é pro-vida uma célula de combustível usada em conjunto com o aparelho.

De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é pro-vida uma tocha de corte ou de soldagem utilizada em conjunto com o aparelho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção será descrita a seguir por meio de um e-xemplo não limitante, com referência aos desenhos em anexo, nos quais:

A figura 1 é uma representação esquemática de um aparelho 10,de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, para a pro-dução de um combustível líquido a partir de uma solução eletrolítica aquosa,o aparelho incluindo uma célula de eletrólise 12, uma fonte de alimentação14 e um separador 16;

A figura 2 é uma vista lateral em seção longitudinal da célula deeletrólise 12 e do separador 16 representado esquematicamente na figura 1;

A figura 3A é uma vista em perspectiva de uma extremidade doseletrodos 18, 20 e 22 de célula de eletrólise 12;

A figura 3B é uma vista em perspectiva de uma outra extremida-de dos eletrodos 18, 20 e 22 da célula de eletrólise 12;

A figura 4 é uma vista de cima para baixo de um isolador superi-or 25;A figura 5 é uma vista de cima para baixo de um isolador inferior 23;

A figura 6 é um gráfico mostrando as medições de corrente e acorrente média calculadas conforme consumidas pela célula de eletrólise 12em operação;

A figura 7 é um gráfico mostrando as medições de tensão e atensão média, tal como utilizadas pela célula de eletrólise 12;

A figura 8 é um gráfico mostrando a potência e a potência médiacalculadas e conforme consumidas pela célula de eletrólise 12;

A figura 9 é um outro gráfico mostrando as medições de tensãopara a tensão consumida pela célula 12; e

A figura 10 é um outro gráfico mostrando as medições de corren-te para a corrente consumida pela célula 12.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA DA INVENCÃO

Com referência à figura 1, um aparelho, de acordo com umamodalidade preferida da presente invenção, para a produção de combustívellíquido a partir de uma solução aquosa eletrolítica é geralmente designadopelo numerai de referência 10.

O aparelho 10 compreende uma célula de eletrólise 12 para aeletrólise da solução eletrolítica aquosa; uma fonte de alimentação 14 para osuprimento de uma tensão CC; e um separador 16, no qual o combustívellíquido é separado da solução eletrolítica aquosa.

Com referência ainda às figuras 2 a 5, a célula de eletrólise 12inclui um primeiro eletrodo 18 e um segundo eletrodo 20 espaçado do pri-meiro eletrodo 18. O primeiro eletrodo 18 é um eletrodo externo, com o se-gundo eletrodo 20 sendo um eletrodo interno disposto dentro do eletrodoexterno 18. Os eletrodos intermediários 22,1 a 22,6 (coletivamente referidoscomo 22) são dispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos 18 e 20, res-pectivamente.

Os eletrodos 18, 20 e 22 são tubulares, longos e feitos a partirde um aço inoxidável grau 316 e são dispostos concentricamente uns aosoutros com seus eixos longitudinais que se estendem verticalmente, confor-me mostrado em detalhes na figura 3. As extremidades opostas dos eletro-dos 18, 20 e 22 são interpostas entre um isolador de entrada inferior 23 e umisolador de saída superior 25. Os eletrodos são ainda eletricamente conec-tados de uma forma paralela a um condutor superior 26 e a um condutor in-ferior 28. A disposição é tal que cada segundo eletrodo 22,1, 22,3, 22,5 e 18fique conectado ao condutor superior 26, e os demais eletrodos 20, 22,2,22,4 e 22,6 são conectados ao condutor inferior 28. O condutor superior 26,e, portanto, os eletrodos 22,1, 22,3, 22,5 e 18, ficam eletricamente conecta-dos a um pólo de fonte de alimentação 14, neste caso ao pólo negativo, e oscondutores inferiores 28, e, portanto, os eletrodos 20, 22,2, 22,4 e 22,6, es-tão eletricamente conectados a um pólo oposto da fonte de alimentação 14,neste caso ao pólo positivo.

Os eletrodos 18, 20 e 22 podem, de maneira alternativa, ser co-nectados em uma configuração em série aos eletrodos intermediários 22 quesão os eletrodos flutuantes dispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos18 e 20. O primeiro eletrodo 18 teria uma polaridade oposta à do segundoeletrodo 20.

Os isoladores de entrada e saída 23 e 25 são feitos de um mate-rial não condutivo, como, por exemplo, Perspex. Os isoladores 23 e 25 defi-nem, cada qual, uma pluralidade de ranhuras 23,1 e 25,1, indicadas nas fi-guras 4 e 5, nas quais os eletrodos 18, 20 e 22 se localizam. O isolador su-perior 25 define ainda as passagens de saída 25,2, e isolador inferior defineuma passagem de entrada 23,2.

Os eletrodos 18, 20 e 22 estão localizados nas ranhuras 23,1 e25,1 dos isoladores 23 e 25, de modo a manter os eletrodos 18, 20 e 22 emposição e a uma distância de 4 mm a 8 mm entre si. O comprimento dos ele-trodos 18, 20 e 22 é de 350 mm cada. O eletrodo 20 tem um diâmetro de25,4 mm, o eletrodo 22,1 tem um diâmetro de 38,1 mm, o eletrodo 22,2 temum diâmetro de 50,8 mm, o eletrodo 22,3 tem um diâmetro de 63,5 mm, oeletrodo 22,4 tem um diâmetro de 76,2 mm, o eletrodo 22,5 tem um diâmetrode 88,9 mm, o eletrodo 22,6 tem um diâmetro de 101,6 mm, e o eletrodo 18tem um diâmetro de 114,3 mm. Sendo assim, a distância entre os eletrodos20 e 22,1 é de 4,85 mm, entre os eletrodos 22,1 e 22,2 é de 4,85 mm, entreos eletrodos 22,2 e 22,3 é de 4,85 mm, entre os eletrodos 22,3 e 22,4 é de4,85 mm, entre os eletrodos 22,4 e 22,5 é de 4,85 mm, entre os eletrodos22,5 e 22,6 é de 4,85 mm, e entre os eletrodos 22,6 e 18 é de 4,85 mm. A-lém disso, as áreas condutivas dos eletrodos (sem subtrair os cortes, a vari-ância entre os diâmetros interno e externo dos eletrodos de 1,5 mm de es-pessura, e os furos definidos nos eletrodos) são como se segue:

- o eletrodo 20 tem uma circunferência de 79,83 mm e uma únicaárea lateral de 0,0279 m2;o eletrodo 22,1 tem um perímetro de 119,74 mm euma área lateral dupla de 0,0838 m2; o eletrodo 22,2 tem um perímetro de159,66 mm e uma área lateral dupla de 0,1118 m2; o eletrodo 22,3 tem umperímetro de 199,57 mm e uma área lateral dupla de 0,1397 m2; o eletrodo22,4 tem um perímetro de 239,49 mm e uma área lateral dupla de 0,1676 m2; oeletrodo 22,5 tem um perímetro de 279,40 mm e uma área lateral dupla de0,1956 m2; o eletrodo 22,6 tem um perímetro de 319,31 mm e uma área late-ral dupla de 0,2235 m2 ,e o eletrodo 18 tem um perímetro interno de 349,80 mme uma única área lateral de 0,1224 m2. As áreas condutivas dos eletrodos,portanto, são de 1,0723 m2.

No caso em que os eletrodos 18, 20 e 22 estão conectados emuma configuração em série, o espaçamento entre os eletrodos adjacentes18, 20 e 22 aumenta quando os mesmos se localizam ainda mais distantesdo segundo eletrodo 20 em um sentido radial externo.

Uma pluralidade de 30 passagens são definidas pelos eletrodos18, 20 e 22, a disposição sendo de tal forma que a solução eletrolítica conti-da no interior da célula eletrolítica 12 pode passar livremente ao longo dasditas passagens 30. As passagens 30 possuem, cada qual, uma entradainferior 29 definida pelas extremidades inferiores dos eletrodos 18, 20 e 22 euma saída superior 31 definida pelas extremidades superiores dos eletrodos18, 20 e 22, e a solução passa das entradas inferiores 29 para as saídassuperiores 31 ao longo das passagens 30.

A célula de eletrólise 12 é provida com uma primeira entrada 32,localizada no sentido de uma extremidade inferior da célula de eletrólise 12de modo a permitir que a solução eletrolítica passe para a célula de eletróli-se 12 através da passagem de entrada 23,2 do isolador inferior 23. A célulade eletrólise 12 é ainda provida com uma primeira saída 34, localizada nosentido de uma extremidade superior da célula de eletrólise 12, de modo apermitir que a solução contendo combustível líquido escoe a partir das pas-sagens 30 através das passagens de saída 25,2 para uma câmara 33. Ocombustível líquido produzido pelo aparelho 10, em uso, escoa, assim, dacélula de eletrólise 12 pela primeira saídas 34 para o separador 16, tendouma segunda entrada 35 conectada em comunicação de fluxo fluido com acélula de eletrólise 12, através da primeira saída 34.

Na passagem da solução ao longo das passagens a partir daprimeira entrada 32 através da entrada de entrada 23,2 do isolador inferior23, a solução se movimenta em um movimento de redemoinho. Este movi-mento é iniciado pela forma triangular da passagem de entrada 23,2. O mo-vimento de redemoinho ajuda na uniformidade do fluxo da solução ao longodas passagens e sobre as superfícies dos eletrodos 18, 20 e 22, evitando,assim, pontos frios no qual a concentração de combustível líquido irá reduzira condutividade e, em conseqüência, a densidade da corrente, entre os ele-trodos. A forma triangular da passagem de entrada 23,2 faz ainda com que ataxa de escoamento da solução se torne proporcional aos diâmetros daspassagens 30. Uma igualdade do fluxo volumétrico da solução ao longo dassuperfícies dos eletrodos 18, 20 e 22 é, assim, obtida de modo a manter adensidade da corrente igual entre todos os eletrodos.

No separador 16, a solução é separada em combustível líquido eseus componentes de solução, e o fluido escoa a partir do separador 16 a-través de uma saída de fluidos 36, localizada no sentido do topo do separa-dor 16. O separador 16 é ainda provido com uma segunda saída 37, locali-zada no sentido da extremidade inferior. A segunda saída 37 é conectada àprimeira entrada 32 através de uma passagem separada para um meio decirculação, sob a forma de uma bomba (não mostrada), de tal modo que asolução circule continuamente através do aparelho 10 e ao longo das pas-sagens 30 em uma direção ascendente, como indicado pelas setas na figura2. A bomba circula a solução através do aparelho 10 em uma proporção decerca de 100 litros por hora. A bomba é uma bomba de 12 V, 600 mA.

A fonte de alimentação 14 inclui um meio pulsante e aplica umatensão de corrente CC pulsada de 2 V a 4 V, especificamente, da ordem de2,85 V, com uma freqüência de 5 kHz a 20 kHz, mais especificamente 13kHz, e com um ciclo de serviço de 10% a 90 %, mais especificamente 60%,a todos os eletrodos 18, 20 e 22 da célula de eletrólise 12. Durante a opera-ção, a fonte de alimentação 14 é conectada aos condutores superior e infe-rior 26 e 28, de tal forma que os eletrodos 22,1, 22,3, 22,5 e 18 fiquem co-nectados ao pólo negativo da fonte de alimentação 14, e os eletrodos 20,22,2, 22,4 e 22,6 ao pólo positivo da fonte de alimentação 14, ou vice-versa.

A solução eletrolítica é preparada a partir de hidróxido de sódiopuro a 99% e é da forma de uma solução de hidróxido de sódio a 3% emágua em uma base massa por massa. No entanto, existem inúmeras outrassoluções eletrolíticas conhecidas na técnica que também seriam suficientes.

Em uso, a célula de eletrólise 12 e as passagens 30 são comple-tamente enchidas com a solução eletrolítica, de tal modo que os eletrodos18, 20 e 22 fiquem submersos na solução, e o separador 16 é enchido apro-ximadamente pela metade com a solução. A bomba circula continuamente asolução de modo a correr a mesma ao longo das passagens 30 da célula deeletrólise 12 para o separador 16. Só quando a solução circula ao longo daspassagens 30, é que a fonte de alimentação 14 é ligada a fim de aplicar atensão de corrente CC pulsada a todos os eletrodos. A eletrólise ocorre nacélula de eletrólise 12. A solução contendo o fluido, que está sob a forma debolhas de gás formadas sobre as superfícies dos eletrodos 18, 20 e 22 eentre os eletrodos 18, 20 e 22, é fisicamente removida das superfícies doseletrodos 18, 20 e 22, e das passagens superiores 31 no sentido das saídassuperiores 31 das passagens 30 por meio do fluxo de solução que corre pe-las passagens 30. O fluido então escoa através das passagens de saída25,2 do isolador 25 e para a câmara 33. A partir da célula 12, a solução es-coa para o separador 16, através da primeira saída 34 para a segunda en-trada 35 do separador no qual o combustível líquido é separado da solução.No separador 16, o fluido escoa para fora do separador 16 através da saídade fluido 36 e a solução é bombeada através da segunda saída 37 para aprimeira entrada 32.

De vez em quando, o nível da solução no separador 16 é refor-çado, para que o separador seja enchido a aproximadamente metade de seuvolume.

EXEMPLO 1

Um experimento foi realizado para medir a potência dissipada eo combustível líquido produzido pelo aparelho 10 durante a eletrólise da so-lução eletrolítica, tal como descrito acima.

RESULTADOS 1

Uma fonte de alimentação de 6 V foi conectada ao aparelho 10de modo a suprir uma tensão pulsada a uma freqüência de 15 kHz com umciclo de serviço de 56,5%. A corrente e a corrente média consumidas pelacélula 12, a tensão e a tensão média utilizadas pela célula 12 e a potência ea potência média dissipadas pela célula foram medidas nos terminais da ba-teria. Foi calculado que a potência média dissipada pela célula 12 foi de 218W. As figuras 6 a 8 mostram os gráficos de corrente, tensão e potência, res-pectivamente, obtidos a partir das medições efetuadas.

EXEMPLO 2

Em outro experimento conduzido para medir a potência em mé-dia de tempo dissipada pela célula e pela bomba durante o processo de ele-trólise. Os seguintes resultados foram obtidos.

RESULTADOS 2

Uma fonte de alimentação de 6 V foi conectada ao aparelho 10de modo a suprir uma tensão pulsada a uma freqüência de 15 kHz com umciclo de serviço de aproximadamente 60%. A corrente e a corrente médiaconsumidas pela célula 12, a tensão e tensão média utilizadas pela célula 12e a potência e a potência média por tempo, dissipadas pela célula, forammedidas nos terminais da bateria. Foi calculado que a potência média dissi-pada pela célula foi de 157,73 Wea potência média dissipada pela bombafoi de 6,74 W. O tempo necessário para gerar 250 ml de combustível líquidofoi de 10 segundos e combustível líquido foi, assim, produzido a uma taxa de1,51 litros por minuto (l/min), o que perfaz 9,12 litros por minuto de quilowatt(l/kWmin).

EXEMPLO 3

Em outro experimento conduzido para medir a energia consumi-da pela célula, foram obtidos os seguintes resultados.

RESULTADOS 3

A fonte de alimentação foi conectada ao aparelho 10 de modo asuprir uma tensão pulsada a uma freqüência de 15 kHz com um ciclo de ser-viço de 44%. A tensão média consumida pela célula 12 foi de 2,88 V, conformeilustrado no gráfico da figura 9, e a corrente média consumida pela célula 12 foide 104 A, conforme ilustrado na figura 10. A partir dessas medições, foi calcu-lado que a potência média dissipada pela célula 12 foi de 299 W.

A requerente descobriu que o aparelho 10 se desenvolve muitomelhor que a técnica anterior, uma vez que o mesmo utiliza uma tensão ecorrente relativamente baixas e é relativamente muito mais eficiente para aprodução de um combustível líquido do que qualquer outro aparelho do es-tado da técnica até agora conhecido ao público. O aparelho 10 é tambémcompacto e relativamente fácil de operar, em comparação com a técnicaanterior.

O fluido pode ser utilizado como uma fonte de energia em qual-quer número de aplicações, tais como para a geração de calor ou eletricida-de, em máquinas de soldagem, em motores de foguete ou de jato, ou para ofuncionamento de um motor de combustão interna de um veículo ou de umveículo de célula de combustível.

Deve-se apreciar que são possíveis variações em detalhe a ummétodo e aparelho para a produção de combustível líquido de acordo com apresente invenção, sem se afastar do âmbito de aplicação das reivindica-ções em apenso. Por exemplo, os eletrodos podem também ser dispostoshorizontalmente, com uma entrada no sentido de uma extremidade da célu-la, e uma saída no sentido da outra extremidade da célula.

Claims (43)

1. Método para a produção de combustível líquido a partir deuma solução eletrolítica aquosa, incluindo as etapas de:- prover uma solução eletrolítica aquosa;- prover uma célula de eletrólise tendo pelo menos dois eletro-dos espaçados entre si, definindo uma passagem entre os mesmos; e- passar a solução ao longo da passagem, ao mesmo tempo a-plicando uma tensão de corrente CC a todos os eletrodos a fim de eletrolisara solução, a tensão sendo de uma faixa de 1 V a 6 V.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual os dois ele-trodos espaçados entre si é um primeiro eletrodo externo e um segundo ele-trodo interno, bem como o método inclui ainda a etapa da prover uma plura-lidade de eletrodos intermediários dispostos entre o primeiro e o segundoeletrodos, a disposição sendo de tal ordem que uma pluralidade de passa-gens, cada qual tendo uma entrada e uma saída, seja definida entre os ele-trodos, e que a etapa de passar a solução ao longo da passagem possa in-cluir ainda a etapa de passar a solução ao longo das passagens, ao mesmotempo aplicando a tensão a todos os eletrodos.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual a etapa deaplicar a tensão de corrente CC a todos os eletrodos inclui a etapa de aplicaruma tensão de corrente CC na faixa de 2 V a 4 V a todos os eletrodos.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, no qual a etapa daaplicar uma tensão de corrente CC a todos os eletrodos inclui a etapa deaplicar a tensão de corrente CC na faixa de 2,75 V a 3,25 V a todos os ele-trodos.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações pre-cedentes, no qual a etapa de aplicar uma tensão de corrente CC a todos oseletrodos inclui ainda a etapa de aplicar uma tensão de corrente CC pulsadaa todos os eletrodos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, no qual a etapa deaplicar uma tensão de corrente pulsada a todos os eletrodos inclui ainda aetapa de aplicar uma tensão de corrente CC pulsada tendo um ciclo de ser-viço de 10% a 90%, e uma freqüência de 5 kHz a 20 kHz.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, no qual a tensão épulsada, com um ciclo de serviço de 30% a 70%.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, no qual a tensão épulsada, com um ciclo de serviço de 40% a 60%.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 5a 8, no qual a tensão é pulsada a uma freqüência de 10 kHz a 15 kHz.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, no qual a tensão épulsada a uma freqüência de 13 kHz.

11. Método, de acordo com a reivindicação 2, no qual a soluçãoé passada continuamente ao longo das passagens a partir das entradas pa-ra as saídas, ao ser bombeada a partir das entradas, ao longo da passagem,para as saídas e de volta para as entradas através de uma passagem sepa-rada.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, no qual o com-bustível líquido é produzido sobre a superfície dos eletrodos e entre os ele-trodos nas passagens entre os eletrodos, sob a forma de bolhas de gás, eno qual a etapa de eletrolisar a solução inclui ainda as etapas de remover asbolhas de gás das superfícies dos eletrodos e das passagens, e movimentaras bolhas no sentido das saídas das passagens por meio do fluxo da solu-ção que corre ao longo das passagens.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual a etapa de prover uma solução eletrolítica aquosa in-clui ainda a etapa de prover uma solução de hidróxido de sódio em água de-1 % a 5% em uma base de massa por massa.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, no qual a etapade prover uma solução eletrolítica aquosa inclui ainda a etapa de prover umasolução de hidróxido de sódio a 3 % em água.

15. Aparelho para a produção de combustível líquido a partir deuma solução eletrolítica aquosa, compreendendo:- uma célula de eletrólise para a eletrólise da solução eletrolíticaaquosa, a célula de eletrólise tendo um primeiro eletrodo e um segundo ele-trodo espaçado do primeiro eletrodo, e uma passagem definida entre os ele-trodos, a passagem tendo uma entrada e uma saída;- um meio de circulação para circular a solução a partir da entra-da, ao longo da passagem, para a saída e de volta para a entrada através deuma passagem separada, e- uma fonte de alimentação para a aplicação de uma tensão decorrente CC a todos os eletrodos a fim de eletrolisar a solução e ao mesmotempo correr a mesma ao longo da passagem, sendo a tensão de uma faixade 1 V a 6 V.

16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, no qual a ten-são CC aplicada a todos a eletrodos é de uma faixa de 2 V a 4 V.

17. Aparelho, de acordo com a reivindicação 16, no qual a ten-são CC aplicada a todos os eletrodos é de uma faixa de 3,25 V a 2,75 V.

18. Aparelho, de acordo com a reivindicação 17, no qual a ten-15são CC aplicada a todos os eletrodos é de uma faixa de 2,95 V a 2,85 V.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesde 15 a 18, que inclui um meio de pulsação para a aplicação de uma tensãopulsada a todos os eletrodos.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, no qual o meiode pulsação é adaptado de. modo a aplicar uma tensão de corrente CC pul-sada, com um ciclo de serviço de 10 % a 90 % e a uma freqüência de 5 kHza 20 kHz.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, no qual o meiode pulsação é adaptado de modo a aplicar uma tensão de corrente CC pul-sada, com um ciclo de serviço de 30 % a 70%.

22. Aparelho, de acordo com a reivindicação 21, no qual o meiode pulsação é adaptado de modo a aplicar uma tensão de corrente CC pul-sada, com um ciclo de serviço de 40 % a 60 %.

23. Aparelho, de acordo com a reivindicação 22, no qual o meiode pulsação é adaptado de modo a aplicar uma tensão de corrente CC pul-sada, com um ciclo de serviço de 10 kHz a 15 kHz.

24. Aparelho, de acordo com a reivindicação 23, no qual o meiode pulsação é adaptado de modo a aplicar uma tensão de corrente CC pul-sada, com um ciclo de serviço de 13 kHz.

25. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 24, no qual a solução eletrolítica está sob a forma de uma solução dehidróxido de sódio em água.

26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, no qual a solu-ção eletrolítica é uma solução de hidróxido de sódio em água de 1 % a 5 %em uma base massa por massa.

27. Aparelho, de acordo com a reivindicação 26, no qual a solu-ção eletrolítica é uma solução de hidróxido de sódio a 3% em água.

28. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 27, no qual os eletrodos são tubulares e longos e estão dispostos con-centricamente uns aos outros, com o primeiro eletrodo sendo um eletrodoexterno e o segundo eletrodo sendo um eletrodo interno disposto dentro doeletrodo externo.

29. Aparelho, de acordo com a reivindicação 28, no qual umapluralidade de eletrodos tubulares intermediários, dispostos concentricamen-te, encontram-se dispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos, a dispo-sição sendo de tal ordem que uma pluralidade de passagens, cada qual ten-do uma entrada e uma saída, ao longo das quais a solução circula, é defini-da entre eletrodos adjacentes.

30. Aparelho, de acordo com a reivindicação 29, no qual os ei-xos longitudinais dos eletrodos se estendem verticalmente de modo que aspassagens também se estendam verticalmente, as entradas são providas nosentido da extremidade inferior da célula de eletrólise e as saídas são provi-das no sentido da extremidade superior da célula de eletrólise.

31. Aparelho, de acordo com a reivindicação 30, no qual a en-trada de cada uma das passagens é definida pelas extremidades inferioresdos eletrodos, e a saída de cada uma das passagens é definida pelas ex-tremidades superiores dos eletrodos.

32. Aparelho, de acordo com a reivindicação 31, no qual as ex-tremidades opostas dos eletrodos são interpostas entre os isoladores.

33. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, no qual os ele-trodos são ainda conectados eletricamente a dois condutores, a disposiçãosendo tal ordem que os eletrodos fiquem conectados em uma configuraçãoparalela, no sentido de que cada segundo eletrodo é conectado a um condu-tor superior, que é eletricamente conectado a um pólo da fonte de alimenta-ção, e os outros eletrodos são conectados a um condutor inferior, que é ele-tricamente conectado a um pólo oposto da fonte de alimentação.

34. Aparelho, de acordo com a reivindicação 32, no qual os ele-trodos são conectados em uma configuração em série com a pluralidade deeletrodos tubulares intermediários, dispostos concentricamente, que são oseletrodos flutuantes dispostos entre o primeiro e o segundo eletrodos, com oprimeiro eletrodo possuindo uma polaridade oposta à do segundo eletrodo.

35. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações-29 a 34, no qual o espaçamento entre os eletrodos é de 1 mm a 8 mm.

36. Aparelho, de acordo com a reivindicação 34, no qual, no ca-so em que os eletrodos são conectados em uma configuração em paralelo, oespaçamento entre os eletrodos é o mesmo entre todos os eletrodos adja-centes.

37. Aparelho, de acordo com a reivindicação 34, no qual, no ca-so em que os eletrodos se encontram em uma configuração em série, o es-paçamento entre os eletrodos adjacentes aumenta no sentido radial externo.

38. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações-28 a 37, no qual os eletrodos são feitos de aço inoxidável grade (316), e oprimeiro eletrodo externo tem uma polaridade oposta à do segundo eletrodointerno.

39. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações-29 a 38, no qual a célula de eletrólise é completamente enchida com a solu-ção eletrolítica aquosa, de tal forma que os eletrodos fiquem submersos nasolução.

40. Aparelho, de acordo com a reivindicação 39, no qual o meiode circulação está sob a forma de uma bomba e bombeia continuamente asolução em uma direção ascendente a partir da entrada inferior das passa-gens para a saída superior das mesmas e de volta para a entrada inferioratravés de uma passagem separada.

41. Motor de combustão interna, utilizado em conjunto com oaparelho como definido nas reivindicações de 15 a 40.

42. Célula de combustível, utilizada em conjunto com um apare-lho como definido nas reivindicações de 15 a 40.

43. Tocha de corte, utilizada em conjunto com um aparelho co-mo definido nas reivindicações de 15 a 40.