CN1470454A - 一种氢能转换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过热将水分解成氢和氧并使其保持分离状态，通过热交换将离解能回收，再激发自身温度已降低了的氢和氧复合的方法及装置。本发明电热转效率高低与离解能的回收成正比。

Description

一种氢能转换方法及装置

                        技术领域

本发明涉及一种通过能量投入，以热将水分解成氢和氧，直接利用氢的化学能并对离解能加以回收利用的能源转换方法及装置。

                        技术背景

氢是理想能源，热值高，燃烧过程没有二氧化碳、二氧化硫等污染排放，燃烧只生成水。氢能属于二次能源。所谓二次能源是指它必须由一种初级能源如煤、石油、太阳能等来生产的能源。人类制氢的历史相当长，方法很多，包括传统的电解法、热化学法、太阳能光化学法、光合微生物法等。迄今为止，无论采取什么样的方法，人类为提取氢所做的能量投入都高于提取出来的氢所产生的能量。例如电解法制氢的效率始终徘徊于70％。这样生产氢作为常规能源就失去了意义。有必要另辟蹊径，拓展新的氢能利用方法。

热能汽化一切元素，依原子键合力的强弱需要不同的温度。标准大气压下，在1800K温度，水即会分解成H2，O2，H2O，O，H，OH等不同形态，完全分解为H和O需要达到3500K以上的温度。常温下水的分解需要285.8KJ/摩尔的能量，这相当于水的热值及生成焓。

水分解成氢和氧是水形成的逆过程。根据能量守恒法则；氢和氧燃烧所产生的能量与将它们从水分解出来所消耗的能量相等。这样看起来我们难以有所作为。所幸的是水与其它一些物质不同，水分解为吸热反应，形成为放热反应。我们不可能违背能量守恒，凭空创造出能量，但可以利用水的特性，设计出符合我们愿望的能源转换装置。关键在于对离解能的回收。

高温下水分解的形态为充满氢氧原子的热等离子体。这种热等离子体是由电子、离子、原子、分子或自由基等粒子组成的高温混合气体、具有高能量。宇宙中99％以上的物质呈等离子态。地球上空的电离层也是等离子体。我们站在宇宙空间的角度来思考就容易理解；含氢氧原子的热等离子体实际包含着双重能量；热和氢能。如果我们采用耐高温、抗氧化的氢氧分离膜或者储氢材料，直接将高温状态下的氢和氧分离并保持分离状态，再通过热交换分别回收高温氢氧气体的热，就可以收回我们付出的离解能。同时，我们获得了氢的化学能。根据能量守恒；分解出来的氢能与其离解能等量。

本发明不是将水分解为氢和氧提取出来加以利用，而是通过控制氢氧分解复合的过程，在装置中直接利用氢能并通过热交换的形式对离解能加以回收利用，从而提高电热转换效率。随着氢氧分离膜性能的提高，能源转换效率也将提高。

                        发明内容

本发明通过各种可能的能量输入方式，如激光、微波、电子束、远红外、电阻、电弧、超声波等通过热将水分解成氢和氧并使其处于分离状态，通过热交换将离解能回收，再激发处于分离状态，温度已降低的氢和氧，使其复合释放出能量。本发明电热转换效率大于1，其效率高低与离解能的回收比例成正比。

                        具体实施方式

本发明包括一个宏系统和若干子系统；宏系统通过水介质与子系统以及系统外部做热交换，子系统以一定时间间隔释放能量以热的方式将水汽化、分解，在局部形成由氢氧原子组成的热等离子体。周期放电终了，子系统产生的高温通过与宏系统做热交换(系统间存在巨大温差)得以被吸收、传递和释放。热交换过程即是能量(离解)的回收过程。高温下状态下已经分离的氢和氧在分离膜、储氢材料以及急剧降温的作用下得以保持分离状态。处于分离状态，自身温度已经下降的氢和氧，在子系统再次释放的能量激发下复合。复合过程，释放出相当于其离解能的化学能。装置连续重复上述过程进行能源转换。

Claims (1)

1. 一种通过能量投入以热将水分解为氢和氧，直接利用氢的热能并对投入的能量加以回收利用的方法及装置。