CN101709480B - 电解时不消耗电能反而发电并析出物质的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在电解时，不消耗电能，反而发电，同时析出物质的方法及装置。该方法可使电解液在电磁力的作用下使正负离子分离并通过外电路放电而发出电流，正负离子放电的同时使电解液完成电解。本发明的两种装置可实现该方法，主要由电解槽与产生磁场的部分组成，磁场或电解液运动时发出电流，电解液同时被电解并析出物质，发电与电解过程中，输入能几乎完全转化成电能，析出的物质是正负离子自身放电的产物，并不消耗动能，也不消耗电能，且析出物质越多，发出的电流也越强，节能将近50％，本发明可用于制取氢氧，氯碱，金属，非金属，有机化合物以及电解精炼，电镀等电化学工业，并同时发电。

Description

电解时不消耗电能反而发电并析出物质的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种在电解时，不消耗电能，反而发出直流电，同时析出物质的方法及其装置。该方法及装置可用于电解法制取氢氧，氯碱，金属的电解及精炼，电镀等电化学工业，并可在电解的同时对外输出电流。 

背景技术

磁流体发电：磁流体发电可将热能转化为电能。发电时，将气体加热到3000度左右，使其电离，再利用加速喷管使电离气体高速通过磁场两极间的发电通道，在磁场力的作用下，正离子向一个极板聚集，负离子向另一个极板聚集，从而在两电极间产生电动势，正负离子通过外电路中和将电流输出。磁流体发电的工作温度过高，电导率低，所选工作媒质的正负离子在中和放电后不发生电解反应。 

电解技术：电解时消耗直流电而析出物质，当电源与极板导通后，极板分别带上正电与负电，建立起电场，在电场力的作用下，电解液中的正离子奔向负电极，负离子奔向正电极，与电极上的异号电荷中和而析出物质，同时也消耗了电能。但事实上，离子本身就带电，带电的离子和电源产生的电荷相互抵消使物质析出浪费了电能，电解液中的正负离子只要分开聚集，完全可以由离子自身通过外电路放电而析出物质，磁流体发电已说明离子通过外电路中和可以产生电流，因此在电解时，离子自身放电也可使物质析出。 

磁流体发电与电解均为公用公知技术。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在电解时不消耗电能，反面生电，同时析出物质的方法。该方法可使电解液中的正负离子在运动中分离而发出直流电，同时完成电解并析出物质。整个过程所消耗的动能与发出的电能相等，物质的析出是正负离子通过外电路放电后自发完成的，因此不消耗动能与电能，而且析出物质越多，发出电流越强。 

本发明要解决的另一个技术问题是提供实施上述方法的装置，该装置可以在发电的同时使电解液中离子放电变成物质析出，并将析出物质分类收集。 

对于本发明的方法来说，上述技术问题是这样解决的：先将电解质溶于溶剂中或加温制成电解液，使之成为离子导体，然后将电解液放入磁场中切割磁力线，电解液中的正负离子在洛仑兹力作用下将分别向相反方向运动，在正负离子的聚集处分别放置电极，离子将所带电荷传递给电极并通过外电路转化成电流，同时离子放出电荷之后成为中性分子析出，电解液同时被电解。该方法可以把电解时离子放电的电能充分利用。 

对于本发明的装置来说，上述技术问题是这样解决的：为在不同情况下实施本发明，装置设计成两种：第一种装置为磁场运动，电解液静止型，它主要由转子磁体与定子电解槽构成。转子用电磁体或永磁体制成，产生垂直于电解槽的磁场。定子电解槽为产生电流并发生电解反应的部分，由槽壳和多组电极板构成。槽壳是绝缘体制成的空心圆桶形容器，用于盛放电解液。与槽壳壁平行放置多组环形电极，用于引出电流并使生成物析出或附着，其中内围与外围的两个极板作为电流输出端。当磁体绕中轴旋转，磁力线切割电解液时，定子输出电流，定子内的电解液也同时完成电解而析出物质。 

第二种装置为电解液运动，磁场静止型。该装置由电解槽加上磁体构成。电解槽由槽壳及多组电极板组成，槽壳由绝缘介质制成长槽形，使电解液从中流过，平行与槽壳两壁放置多组极板。磁体可以是电磁体也可以是超导体，两个磁极分别位于电解槽的底部与上方，异极相对。当电解液流过磁场，切割磁力线时，正负离子分别向两边的极板聚集，并通过外电路放出电流，同时析出物质。 

本发明的电解反应与发电是同时发生的，因此电解反应的速度与引出的电流成正比，引出的电流越大，放出电荷的离子越多，电解速度越高，输出功率越大。 

本发明既可发电，又可在发电的同时完成电解。经实验证实：输入能几乎完全转化成电能，电解析出物质不消耗任何外能也不占用发出的电功，和过去的电解法相比，不仅不消耗电能，而且可对外输出电流，因此可产生双重的经济效益，节能效果明显。 

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明： 

图1为磁场运动，电解液静止型发电并同时完成电解的装置剖示图。 

图2为上述装置的立体图，为方便观察，图中对磁体上半部分做了剖切。 

图3为电解液运动，磁场静止型发电并同时完成电解的装置立体图。 

具体实施方式

将电解液溶于溶剂中或加温使其电离，制成电解液。然后将电解液放入磁场中切割磁力线，电解液中的正负离子在洛仑兹力的作用下，分别向相反方向运动并聚集，在正负离子聚集处分别放上电极板，离子将所带电荷传递给电极并通过外电路转化成电流，离子失去电荷后成为中性粒子，还原成物质在电极上析出，电解液被电解。以氯化铜为例：将氯化铜溶于水中，水溶液以高速切割磁力线，氯化铜溶液中的铜离子和氯离子分别向相反方向的电极聚集，铜离子和氯离子将所带电荷传递给电极后，转化成物质析出，负极析出金属铜，正极析出氯气。整个过程中，电解析出物质是离子中和放电的结果，不消耗电能。本方法在实施时，输入的动能消耗在发出的直流电上，析出物质不消耗能。 

图1为磁场运动，电解液静止型发电同时完成电解的装置剖示图，图2为该装置的立体图。其中1为转子磁体，是产生磁场的部分，其磁场如图中虚线9，2为转子的励磁线圈，励磁电流可通过电刷4及滑环5引入。定子电解槽是电解并感生电流的部分，为复极式，它主要由槽壳6，单极单极板7，偶极电极8及电解液组成。其中槽壳为一空心圆桶形容器，由绝缘耐腐蚀材料制成，用于盛放电解液。电极7和8用于引出电流，并使生成物析出或附着，由惰性金属或石墨等耐腐蚀导体制成，电极共有多个，在电解槽内呈同心圆状分布，分为单极电极和偶极电极两种，其中单极电极两个，一正一负，为电流引出极，偶极电极位于两个单极电极之间，有多个，极板一面为正极，一面为负极。装置运转时，相邻两个极板之间感生的电压应略大于所选电解液的分解电压。由于电极用非电解质制成，不发生电解反应，因而电极越薄越好，过厚则占用太多空间。外围单极电极的引出线可直接连接用电器，但内围单极电极的引出线若直接穿过磁场，在转子转动时线上会感生与离子放电相反的电动势，使引出电流变小，所以只能通过电刷与滑环引出电流。图中10为内滑环，与内围单极电极相连接，固定在电解槽上。11为内电刷，固定在转子上，一端与内滑环导通，另一端与外滑环12连接，外滑环12固定在传动轴3上，与电刷13导通。传动轴3用非磁性材料制成，与动力机连接，轴上安装三个滑环，除上面的输出滑环12外，另两个滑环5用来输入激磁电流，三个滑环都通过电刷引入或输出电流。外围单极电极与电刷13作为电流输出端。 

该装置运转时，电解槽内注满电解液，转子绕传动轴做自转运动，电解液受到磁场切割而感生电动势，电流输出的同时电解液中离子完成放电而析出，电解液被电解。在此过程中，电解反应是由离子放电引起，电流是离子放电的产物，所以只有引出电流，电解反应才能发生，电解的速度与引出电流的大小成正比。 

在电解食盐水制取氯碱时，电解槽可设计成封闭式，只留下生成物输出口与电解液输入口，正负电极之间加上离子交换膜，使析出物分开，以便于分类收集。在电解制取氢氧时，电解槽也为封闭式，只留下气体输出口与电解液输入口，正负电极之间加上石棉隔膜，将电极之间的空间隔成阴极室与阳极室，以利于气体的分类收集。总之，不同的电解工业，可根据情况做适当的修改，均可应用本发明。 

图3为电解液运动，磁场静止型发电并同时完成电解的装置图。其中14为产生磁场的部分，应为电磁体或超导磁体。15为电解槽壳，它用耐腐蚀电介质制成长槽形，两端开口，电解液从一端流入，从另一端流出，槽内平行放置多个电极，最外围的两个单极电极用于直接引出电流，其余为偶极电极，每个偶极电极一面为正极，一面为负极。该装置适合利用天然能及天然电解液来发电并完成电解，例如：可利用天然势能将已蒸腾浓缩过的海水引入该槽，使之切割磁力线而感生电流并析出氯碱。由于海水的流速及电导率都不太高，因此需选用磁场强度大的超导磁体或电磁体，才能达到较高的发电和电解效率。实际操作时，可在槽上方加上气体收集装置，在电极之间加上半透膜，将生成物隔离并分类收集。 

由于本装置在运行时，输入能几乎完全转化成电能，而电解反应由离子放电后自发完成，不消耗输入能，因此可将磁场运动，电解液静止型的发电同时完成电解装置输出的电流输入电动机，电动机作为另一个相同装置的动力源，使另一个装置在完成电解同时也对外输出电 流并带动下级装置，然后依次类推，直到输出电流衰减至无循环价值为止，可完成多级循环电解，节能50％以上。 

本发明的方法及装置不局限以上实施方式，不论将其作怎样的改动，只要是利用电磁力使电解液中离子分离，放出电荷而发出电流，同时完成电解的方法及装置，均属本发明保护范围。 

Claims (3)

1.一种在电解时，不消耗电能，反而发电并析出物质的方法，其特征在于：先把电解质溶于溶剂中或加温制成电解液，使其成为离子导体，然后将电解液放入磁场中切割磁力线，电解液中的正负离子在洛仑兹力的作用下分别向相反方向运动并聚集，在正负离子的聚集处分别放上电极板，正负离子将所带电荷传递给电极并通过外电路转化成电流，同时离子放出电荷后成为中性分子析出，电解液被电解，整个过程中，物质的析出由正负离子自身放电完成，不消耗电能与动能，析出物质越多，发出电流越强。

2.一种在电解时，不消耗电能，反而发电并析出物质的装置，本装置是磁场运动，电解液静止型，其特征在于：该装置主要由转子磁体(1)与定子电解槽及电刷和滑环构成，转子选用电磁体或永磁体，产生垂直于电解槽的磁场，定子电解槽是产生电流并发生电解反应的部分，由槽壳(6)及多组电极板(7)和(8)组成，槽壳是电介质制成的空心圆桶形容器，内盛电解液，与槽壳平行内置多组环形极板用于引出电流，并使生成物析出或附着，电刷(11)固定在转子上，摩擦与直径最小的电极连接的内滑环(10)，再通过传动轴(3)上的滑环(12)及电刷(13)把电流引出，电刷(13)和直径最大的单极电极作为电流最终输出端，装置运行时，转子磁体(1)绕传动轴(3)自转，磁力线切割电解液，电流产生，电解液也同时被电解而析出物质。

3.一种在电解时，不消耗电能，反而发电并析出物质的装置，本装置是电解液运动，磁场静止型，其特征在于：该装置主要由电解槽加上磁体(14)构成，电解槽由槽壳(15)及多组电极板组成，槽壳由电介质制成长槽形，平行于槽壳两壁放置多组极板，极板是引出电流析出物质的部分，磁体选用电磁体或超导磁体，两个磁极分别位于电解槽的底部和上部，磁力线垂直穿入电解槽，最外围的两个极板作为电流的输出端，该装置运行时，电解液流过电解槽，切割磁力线，正负离子分别向电极聚集，并通过外电路放出电流，同时电解液也被电解而析出物质。

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