BRPI1003280A2 - aparelho gerador de hidrogÊnio e oxigÊnio - Google Patents
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Abstract
APARELHO GERADOR DE HIDROGÉNIO E OXIGÉNIO Aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio que compreende placas de eletrodo (30) que mantêm estados eletricamente conectados mais perto das bordas (lOc) do furo principal (lOa) no lado interno da junta de isolamento (20) e têm um furo de eletrodo (31) no lado interno; um anel de espaçamento (40) disposto entre os quadros (10') que reveste a placa do eletrodo (30) e mantém eletricamente isolado pelo espaçamento sem o contato com o quadro (10') que reveste as placas de eletrodo (30); uma tampa frontal (50) que é instalada emfrente aos quadros (10) e (10') e inclui um furo de entrada (51), um furo de saída (52) para exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um terceiro furo de acoplamento (50b) correspondente ao primeiro e segundo furos de acopíamento (10b) e (20b); uma tampa traseira (60) que é instalada atrás dos quadros (10) e(10') e inclui um furo de dreno (61) para a drenagem de água, um furo de sarda (62) de exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um quarto furo de acoplamento (60b) correspondente ao primeiro e segundo furos de acopíamento (lOa) e (20a); e uma peça de acoplamento (70) que passa pelo primeiro, segundo, terceiro e quarto furos de acoplamento (lOb), (20b), (SOb) e (60b), permitindo interligar as tampas frontal e traseira (50) e (60) e os quadros (10) e (10'), respectivamente.
Description
APARELHO GERADOR DE HIDROGÊNIO E OXIGÊNIO
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a um aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio o que torna possível gerar efetivamente uma mistura de gás de oxigênio e hidrogênio.
ESTADO DA TÉCNICA
O aparelho para a geração de uma mistura de gás de oxigênio e hidrogênio é basicamente direcionado para gerar hidrogênio e oxigênio à medida que água é eletrolisada. A água com uma pequena quantidade de eletrólitos é introduzida em uma célula eletrolítica com placas de eletrodo positivo e negativo, e uma tensão CC é aplicada para desse modo gerar uma mistura de gás de hidrogênio e oxigênio que são fonte de energia não poluente. Neste momento, o hidrogênio e o oxigênio são gerados em uma proporção molecular de 2:1. O hidrogênio é gerado a partir da superfície da placa de eletrodo negativo na forma de bolha, e o oxigênio é gerado a partir da superfície da placa de eletrodo positivo em forma de bolha. A mistura de gás assim gerado de hidrogênio e oxigênio é inflamável. Uma vez que a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio não produz nenhum poluente, assim ela é considerada como uma fonte de energia que não agride o ambiente.
No entanto, uma vez que a quantidade de hidrogênio e oxigênio produzidos é muito pequena em comparação com a energia elétrica aplicada às placas de eletrodo positivo e negativo, é necessária a combinação de um sub- combustível, tal como o gás propano para a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio e a sua queima, consequentemente, a produtividade econômica é baixa. DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO
Deste modo, o objeto da presente invenção é fornecer um aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio.
É outro objeto da presente invenção fornecer um aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio que possa obter uma alta produtividade através da extensão da quantidade de mistura de gás de oxigênio e hidrogênio em relação à energia elétrica utilizada.
Para alcançar os objetivos acima, é fornecido um aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio compreendendo uma pluralidade de quadros 10 e 10', que incluem um furo 10a principal formado em uma porção central e uma pluralidade de primeiros furos de acoplamento 10b formados em um lado externo do furo principal 10a; uma junta de isolamento 20 disposta entre os quadros 10 e 10'a e permite um espaçamento entre o quadro 10 e outro quadro que veda a passagem de água e inclui um segundo furo de acoplamento 20b correspondente ao primeiro furo de acoplamento 20a; placas de eletrodo 30 que mantêm estados eletricamente conectados mais perto das bordas 10c do furo principal 10a no lado interno da junta de isolamento 20 e têm um furo de eletrodo 31 no lado interno; um anel de espaçamento 40 disposto entre os quadros 10' que reveste a placa do eletrodo 30 e mantém eletricamente isolado pelo espaçamento sem o contato com o quadro 10' que reveste as placas de eletrodo 30; uma tampa frontal 50 que é instalada em frente aos quadros 10 e 10' e inclui um furo de entrada 51, um furo de saída 52 para exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um terceiro furo de acoplamento 50b correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento 10b e 20b; uma tampa traseira 60 que é instalada atrás dos quadros 10 e 10' e inclui um furo de dreno 61 para a drenagem de água, um furo de saída 62 de exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um quarto furo de acoplamento 60b correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento 10a e 20a; e uma peça de acoplamento 70 que passa pelo primeiro, segundo, terceiro e quarto furos de acoplamento 10b, 20b, 50b e 60b, permitindo interligar as tampas frontal e traseira 50 e 60 e os quadros 10 e 10', respectivamente.
É fornecida ainda uma junta de isolamento frontal 20' disposta entre os quadros que revestem a tampa frontal 50 e tendo um segundo furo de acoplamento 20b correspondente ao primeiro furo de acoplamento 10b; e uma junta de isolamento traseiro 20", que é disposta entre os quadros que revestem a tampa traseira 60 e tem um segundo furo de acoplamento 20b correspondente ao primeiro furo de acoplamento 10b.
As placas de eletrodo 30 são feitas de liga de aço em tubo de nano carbono.
As superfícies das placas de elétrodo 30 são nano-polidas de modo que a eletrólise possa ocorrer de forma eficiente, e as bolhas de oxigênio e hidrogênio gerados possam facilmente se separar.
As superfícies das placas de eletrodo 30 são ligadas por foto catalisadores.
EFEITOS
No aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio de acordo com a presente invenção, a quantidade de mistura de gás de hidrogênio e oxigênio aumenta em relação à energia elétrica introduzida, e é possível queimar a mistura de gás sem acrescentar um sub-combustível, como o gás propano para assim obter uma alta produtividade econômica.
Uma vez que o oxigênio e o hidrogênio gerados em forma de bolhas podem ser facilmente separados das placas de eletrodo, a superfície da área efetiva das placas de eletrodo que ocorre a eletrólise aumenta para melhorar a eficiência do eletrólito.
O calor pode ser emitido de forma eficiente enquanto a eletrólise é realizada sem a utilização de um aparelho de radiação de calor separado, assim a construção inteira pode ser minimizada, e a eletrólise pode ser constantemente realizada.
A borda do quadro posicionado no interior das funções da junta de isolamento como um terminal para a aplicação de energia elétrica para as placas de eletrodos e um apoio para suportar as placas de eletrodos, mesmo quando as placas de eletrodos são feitas de materiais fracos, as placas de eletrodos podem ser suportadas com estabilidade e confiança.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A presente invenção será mais bem compreendida com referência aos desenhos anexos que são fornecidos apenas a título de ilustração e, portanto, não são limitativos da presente invenção, em que:
A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio de acordo com a presente invenção;
A Figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada da Figura 1; e
A Figura 3 é uma vista transversal tomada ao longo da linha III-III da Figura 1.
MODOS DE REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO O aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio de acordo com a presente invenção será descrito com referência aos desenhos anexos.
A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho para gerar uma mistura de gás de oxigênio e hidrogênio, e a Figura 2 é uma vista em perspectiva desmontada da Figura 1 e a Figura 3 é uma vista transversal tomada ao longo da linha III-III da Figura 1.
O aparelho para a geração de uma mistura de gás de oxigênio e hidrogênio compreende uma pluralidade de quadros 10 e 10', que incluem um furo principal 10a formado em uma porção central e uma pluralidade de primeiros furos de acoplamento 10b formados em um lado de fora do furo principal 10a; uma junta de isolamento 20 disposta entre os quadros 10 e 10'a e permite um espaçamento entre o quadro 10 e outro quadro que veda a passagem de água e inclui um segundo furo de acoplamento 20b correspondente ao primeiro furo de acoplamento 20a; placas de eletrodo 30 que mantêm estados eletricamente conectados mais perto das bordas 10c do furo principal 10a no lado interno da junta de isolamento 20 e têm um furo de eletrodo 31 no lado interno; um anel de espaçamento 40 disposto entre os quadros 10' que reveste a placa do eletrodo 30 e mantém eletricamente isolado pelo espaçamento sem o contato com o quadro 10' que reveste as placas de eletrodo 30; uma tampa frontal 50 que é instalada em frente aos quadros 10 e 10' e inclui um furo de entrada 51, um furo de saída 52 para exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um terceiro furo de acoplamento 50b correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento 10b e 20b; uma tampa traseira 60 que é instalada atrás dos quadros 10 e 10' e inclui um furo de dreno 61 para a drenagem de água, um furo de saída 62 de exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um quarto furo de acoplamento 60b correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento 10a e 20a; e uma peça de acoplamento 70 que passa pelo primeiro, segundo, terceiro e quarto furos de acoplamento 10b, 20b, 50b e 60b, permitindo interligar as tampas frontal e traseira 50 e 60 e os quadros 10 e 10', respectivamente.
Aqui, os 10 quadros e 10' são feitos de um material metálico, como aço inoxidável e de ligas de aço e têm um furo principal 10a em sua parte central.
O quadro pode ser configurado de várias formas, como uma forma retangular ou uma forma circular. Na presente invenção, o formato retangular é preferível adaptado, e sua construção será descrita.
Na presente invenção, os quadros 10 e 10' funcionam para a aplicação de energia elétrica para as placas de eletrodo 30 e formam um espaço de èletrólise vedado pela junta de isolamento 20. Uma pluralidade de quadros 10 e 10' estão diretamente em contato com o ar, assim os quadros podem funcionar como uma placa de radiação de calor para radiar a cabeça gerada durante a eletrólise.
As bordas 10c dos 10 quadros e 10' posicionados no interior da junta de isolamento 20 funcionam como um terminal para a aplicação da energia para as placas de eletrodo 30 e funcionam como um apoio para suportar as placas de eletrodo 30. Mesmo quando as placas de eletrodo 30 são feitas de materiais fracos, as bordas 10c dos quadros do lado interno da junta de isolamento 20 suportam as porções inteiras das placas de eletrodo, as placas de eletrodos podem ser suportadas com estabilidade e confiança.
A junta de isolamento 20 cria um espaçamento do quadro e outra estrutura, além de isolar e vedar contra a passagem de água. A junta de isolamento frontal 20' cria um espaçamento do quadro que reveste a tampa frontal 50 e, ao mesmo tempo, isola e veda. A junta de isolamento traseira 20' faz o faceamento do quadro com a tampa traseira 60, bem como isola e veda contra a passagem de água. É preferível que a junta de isolamento 20, e as juntas dé isolamento frontal e traseira 20' e 20" sejam feitas de materiais que não percam suas propriedades físicas no curso da eletrólise. Por exemplo, é de preferência de teflon, borracha, acetal, PP, PE etc. e está configurada em um formato circular.
As placas de eletrodo 30 estão posicionadas no lado interno das juntas de isolamento 20 e estão mais próximas das bordas do furo principal 10a do quadro 10. É preferível que as placas de eletrodo 30 sejam feitas de materiais que possam efetivamente gerar eletrólise. Por exemplo, é preferível que as placas de eletrodo 30 sejam feitas de liga de aço em tubo de nano carbono. A liga de aço em tubo de nano carbono feita após o tubo de nano carbono ser transformado em pó, sendo que o níquel e turmalina são feitas em pó, e as misturas desses materiais são comprimidas nas formas de placas de eletrodo e são moldadas. Como aditivos, os compostos de potássio descarbonificado combinados podem ser adicionados, e um processo plástico é realizado a cerca de 1300°C.
As placas de eletrodo 30 podem ser feitas de um metal, como aço inoxidável, e nano-polido para uma eletrólise eficiente para que as bolhas de hidrogênio e oxigênio possam se separar facilmente. As placas de eletrodo 30 são feitas de aço inoxidável, liga de aço ou de qualquer outro material.
O nano polimento significa que as superfícies das placas de eletrodo são polidas pelas unidades de nano. Uma vez que as forças de atrito das superfícies das placas de eletrodo 30 podem ser minimizadas através do processo de nano polimento, as bolhas de hidrogênio e oxigênio podem se separar facilmente. Em especial, quando os tamanhos da substância mudam a partir do tamanho de volume para o nano tamanho, as propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, magnéticas e ópticas mudam. Assim, é possível aumentar a eletrólise da água, alterando as propriedades físicas através do nano processo no que diz respeito às superfícies das placas de eletrodo 30.
O foto catalisador, tal como turmalina, pode separar as superfícies das placas de eletrodo 30. O foto catalisador turmalina pode ser pó terra a partir de micro tamanhos a tamanhos nano métricos e é moldado a 1300°C e ligado nas placas de eletrodo 30 usando um adesivo ou qualquer objeto. A turmalina é um mineral pertencente ao sistema hexagonal, com uma estrutura cristalina como cristal e gera energia por fricção e uma quantidade de ânions, enquanto acelera eletrólise e gera quantidades de hidrogênio e oxigênio. A turmalina é pó terra e é moldada para a fabricação de um foto catalisador com uma quantidade de micro poros, através da qual a superfície de contato com a água pode ser aumentada. A eletrólise da água pode ser promovida, ligando o foto catalisador turmalina nas placas de eletrodo 30.
Um anel de espaçamento 40 é posicionado no lado interno da junta de isolamento 20 e permite que as placas de eletrodo 30 fiquem mais próximas do quadro 10, enquanto o espaçamento não entra em contato com o quadro 10' que reveste as placas de eletrodo 30. A seção transversal do anel espaçamento 40 é circular, mas pode ser retangular.
A tampa frontal 50 mantém espaçada a partir do quadro de revestimento por meio da junta de isolamento frontal 20', e a tampa traseira 60 mantém espaçada a partir do quadro de revestimento por meio da junta de isolamento traseiro 20".
Na presente invenção, a peça de acoplamento 70 pode ser implementada em várias formas.
A peça de acoplamento 70 inclui uma barra 71 com pontas de parafuso 71b em ambas extremidades; a camada de isolamento 72 que envolve uma superfície exterior da barra 71; uma gaxeta 73 que é inserida nas pontas de parafuso 71b com saliência a partir do terceiro furo 50b da tampa frontal e o quarto furo de acoplamento 60b da tampa traseira; e uma porca 74 que é engrenada na ponta do parafuso 71 inserido pela gaxeta 73.
Neste momento, a camada de isolamento 72 permite que a barra 71 passe através do primeiro, segundo, terceiro e quarto furos de acoplamento 10b, 20b, 50b e 60b sem o contato elétrico com os quadros 10 e 10' e as tampas frontal e traseira 50 60.
A tampa frontal 50 e a tampa traseira 60 são eletricamente isoladas dos quadros 10 e 10' por meio das juntas de isolamento frontal e traseiro 20' e 20". Os quadros 10 e 10' também são eletricamente isolados por meio da junta de isolamento 20. Portanto, a tampa frontal 50 e a tampa traseira 60 podem ser utilizadas como terminais de eletrodo, e cada quadro pode ser utilizado como um terminal de eletrodos. Quando a tampa frontal 50 e a tampa traseira 60 são utilizadas como terminais de eletrodos, são aplicadas alta tensão de cerca de 300 a 700V e baixa corrente de 2-10A. Além disso, quando os quadros 10 e 10' são utilizados como terminais de eletrodos, são aplicadas baixa tensão de 1~10V e alta corrente de 100-300A.
Com a estrutura acima, a água flui para o furo de entrada 51 e furo de eletrodo 31. Neste estado, quando energia é aplicada às tampas frontal e traseira 50 e 60 e aos quadros 10 e 10', cargas elétricas positivas e negativas são coletadas na superfície das placas de eletrodo 30, assim o campo elétrico é gerado entre as placas de eletrodo 30. Uma vez que o espaço de eletrólito no qual é realizada a eletrólise é um espaço onde o campo elétrico é gerado, a dimensão do espaço de eletrólito é proporcional ao número das placas de eletrodos 30. Assim, o aparelho gerador de uma mistura de gás de hidrogênio e oxigênio de acordo com a presente invenção, equipado com uma pluralidade de placas de eletrodo 30, tem um tamanho grande de espaço de eletrólito, assim a eletrólise é realizada de forma eficiente, e a quantidade de hidrogênio e oxigênio, aumenta.
As bolhas de oxigênio e hidrogênio são misturadas e descarregadas para o exterior através dos furos de saída 52 e 62.
Uma grande quantidade de calor é gerada no espaço de eletrólito entre as placas de eletrodo durante a eletrólise. Esse calor inibe a eletrólise e, em raros casos, pode ocorrer explosão. No entanto, no presente invenção, uma vez que os quadros 10 e 10' funcionam como uma placa de radiação de calor em contato direto com o ar, o calor gerado no espaço de eletrólito é conduzido aos quadros 10 e 10' e é radiado para fora pelo ar. Assim, é possível emitir radiação sem equipamento com dispositivo de radiação separado, como resultado do que a construção é simplificada, e diminui o custo de fabricação, e o erro pode ser minimizado. Como a presente invenção pode ser configurada em diversas formas sem se afastar do seu escopo ou características essenciais, deve ser entendido também que os exemplos acima descritos não estão limitados por qualquer dos detalhes da descrição acima, salvo disposição em contrário, mas sim deve ser interpretado de forma ampla dentro do seu âmbito e escopo, conforme definido nas reivindicações anexas, e, portanto, todas as alterações e modificações que se enquadram estão de acordo com as reivindicações, ou as equivalências de tal enquadramento são destinadas a serem englobadas pelas reivindicações anexas.
Claims (6)
1. Aparelho gerador de hidrogênio e oxigênio, caracterizado por compreender: - uma pluralidade de quadros (10) e (10'), que incluem um furo (10a) principal formado em uma porção central e uma pluralidade de primeiros furos de acoplamento (10b) formados em um lado externo do furo principal (10a); - uma junta de isolamento (20) disposta entre os quadros (10) e (10'a) e permite um espaçamento entre o quadro (10) e outro quadro que veda a passagem de água e inclui um segundo furo de acoplamento (20b) correspondente ao primeiro furo de acoplamento (20a); - placas de eletrodo (30) que mantêm estados eletricamente conectados mais perto das bordas (10c) do furo principal (10a) no lado interno da junta de isolamento (20) e têm um furo de eletrodo (31) no lado interno; - um anel de espaçamento (40) disposto entre os quadros (10') que reveste a placa do eletrodo (30) e mantém eletricamente isolado pelo espaçamento sem o contato com o quadro (10') que reveste as placas de eletrodo (30); - uma tampa frontal (50) que é instalada em frente aos quadros (10) e (10') e inclui um furo de entrada (51), um furo de saída (52) para exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um terceiro furo de acoplamento (50b) correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento (10b) e (20b); - uma tampa traseira (60) que é instalada atrás dos quadros (10) e (10') e inclui um furo de dreno (61) para a drenagem de água, um furo de saída (62) de exaurir a mistura de gás de hidrogênio e oxigênio, e um quarto furo de acoplamento (60b) correspondente ao primeiro e segundo furos de acoplamento (10a) e (20a); e - uma peça de acoplamento (70) que passa pelo primeiro, segundo, terceiro e quarto furos de acoplamento (10b), (20b), (50b) e (60b), permitindo interligar as tampas frontal e traseira (50) e (60) e os quadros (10) e (10'), respectivamente.
2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda uma junta de isolamento frontal (20') disposta entre os quadros que revestem a tampa frontal (50) e tendo um segundo furo de acoplamento (20b) correspondente ao primeiro furo de acoplamento (10b); e uma junta de isolamento traseiro (20") que está disposta entre os quadros que revestem a tampa traseira (60) e tendo um segundo furo de acoplamento (20b) correspondente ao primeiro furo de acoplamento (10b).
3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a citada peça de acoplamento (70) inclui: - uma barra (71) com pontas de parafuso (71b) em ambas extremidades; - uma camada de isolamento (72) que envolve uma superfície exterior da barra (71); - uma gaxeta (73), que está inserida nas pontas de parafuso (71b) com saliência a partir do terceiro furo de acoplamento (50b) da tampa frontal e do quarto furo de acoplamento (60b) da tampa traseira; e - uma porca (74) que é acoplada na ponta do parafuso (71) inserido pela gaxeta (73).
4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as citadas placas de eletrodo (30) são feitas de ligas de aço em tubo de nano carbono.
5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as superfícies das placas de eletrodo (30) são nano-polidas de modo que a eletrólise possa ocorrer de forma eficiente, e as bolhas de oxigênio e hidrogênio geradas podem se separar facilmente.
6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as superfícies das placas de eletrodo (30) estão ligadas por foto catalisadores.
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