DE102019102690A1 - Method and arrangement for heat recovery by means of cavitation and their combination with other excitation methods - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Wärmegewinnung mittels Kavitation in wässrigen Medien aus exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Reaktionen von Wasserstoff als Brennstoff. Weiterhin betrifft die Erfindung eine geeignete Materialauswahl für das Verfahren, die vorteilhafte Kombination von Kavitation mit Elektrolyse, Gasentladung und katalytischer Rekombination sowie die Kontrolle und Steuerung der Prozesse. Eine Anordnung, dargestellt auf Abbildung 4, zeigt beispielhaft die Anwendung des Verfahrens als kompakte, transportable Kleinanlage. Ultraschall wird im piezoelektrischen Generator 5 erzeugt, über den Emitter 6 in das Kavitationsmedium 7 geleitet und löst Kavitation aus. Target 8, Emitter 6 und Kavitationsmedium 7 dienen gleichzeitig als Elektrolysezelle in-situ zur Unterstützung der exothermen Reaktionen. Die Stirnfläche des Targets 8 bildet mit Gegenelektrode 20, Dielektrikum 19 und Gasentladungsraum 18 eine Kammer in der das Kathodengas 26 eine DBD-Entladung als Nachreaktion durchläft. Im Rekombinator 17 erfolgt die katalytische Rekombination von Kathodengas 26 und Anodengas 27 zu Wasser.The invention relates to a method and an arrangement for heat generation by means of cavitation in aqueous media from exothermic, metal grid-supported, electromagnetic reactions of hydrogen as fuel. Furthermore, the invention relates to a suitable choice of material for the process, the advantageous combination of cavitation with electrolysis, gas discharge and catalytic recombination and the control and control of the processes. An arrangement shown in Figure 4 shows an example of the application of the method as a compact, portable small system. Ultrasound is generated in the piezoelectric generator 5, passed through the emitter 6 in the Kavitationsmedium 7 and triggers cavitation. Target 8, emitter 6 and cavitation medium 7 serve simultaneously as electrolysis cell in-situ to support the exothermic reactions. The end face of the target 8 forms with counter electrode 20, dielectric 19 and gas discharge space 18 a chamber in which the cathode gas 26 flows through a DBD discharge as a post-reaction. In the recombiner 17, the catalytic recombination of cathode gas 26 and anode gas 27 to water takes place.
Description
Technisches Gebiet und Stand der TechnikTechnical field and state of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur effektiven Wärmeerzeugung und eine Anordnung zur Wärmeerzeugung unter Nutzung exothermer Reaktionen von Wasserstoff als Brennstoff. Weiterhin betrifft die Erfindung eine geeignete Materialauswahl, die vorteilhafte Kombination von Anregungsmethoden sowie die Steuerung zur Kontrolle der effektiven Wärmeerzeugung.The invention relates to a process for effective heat generation and to an arrangement for generating heat using exothermic reactions of hydrogen as fuel. Furthermore, the invention relates to a suitable material selection, the advantageous combination of excitation methods and the control for controlling the effective heat generation.
Grundlage der in diesem Verfahren genutzten exothermen Reaktionen von Wasserstoff sind metallgitterunterstützte elektromagnetische Prozesse, die zum exothermen Übergang von Wasserstoffatomen in energetisch günstige, räumlich äußerst kompakte Zustände führen, in denen nachfolgend exotherme elektro-schwache Wechselwirkungen zwischen den Wasserstoffkernen möglich werden. Bei der Wechselwirkung zwischen den Bestandteilen dieser kompakten Zustände von Wasserstoff infolge von Stoß- und Resonanzprozessen, aber auch zwischen Bestandteilen dieser kompakten Zustände und Atomen des Metallgitters, können neben den elektro-schwachen auch exotherme elektro-starke Wechselwirkungen ablaufen. Die Gesamtheit dieser vielfältigen metallgitterunterstützten exothermen Prozesse von Wasserstoff in Form eines seiner drei Isotope - Protium, Deuterium und Tritium - oder eines Isotopengemischs aus diesen, bilden die physikalische Grundlage für die Wärmeerzeugung gemäß dieser Erfindung.The basis of the exothermic reactions of hydrogen used in this process are metal-lattice-assisted electromagnetic processes that lead to the exothermic transition of hydrogen atoms into energetically favorable, spatially extremely compact states in which subsequently exothermic electro-weak interactions between the hydrogen nuclei become possible. In the interaction between the constituents of these compact states of hydrogen as a result of collision and resonance processes, but also between components of these compact states and atoms of the metal lattice, electro-weak as well as exothermic electro-strong interactions can take place. The totality of these various metal-lattice-assisted exothermic processes of hydrogen in the form of one of its three isotopes - protium, deuterium and tritium - or an isotopic mixture of these forms the physical basis for the heat generation according to this invention.
Ausgelöst werden die metallgitterunterstützten exothermen Reaktionen mittels Kavitation in wässrigen Medien vor Metalloberflächen, bei der hochnergetische Teilchenjets aus dem Kavitationsmedium in die Metalloberfläche injiziert werden. Verstärkt werden diese Prozesse gemäß der Erfindung wahlweise durch geeignete Materialauswahl und Strukturierung der Festkörperoberfläche, spezielle Konditionierung des Kavitationsmediums sowie die unterstützende Wirkung elektrokatalytischer und elektrochemischer Prozesse.The metal-lattice-assisted exothermic reactions are triggered by cavitation in aqueous media in front of metal surfaces, in which high-energy particle jets from the cavitation medium are injected into the metal surface. These processes are enhanced according to the invention optionally by suitable choice of material and structuring of the solid surface, special conditioning of Kavitationsmediums and the supporting effect of electro-catalytic and electrochemical processes.
Die Wärmefreisetzung infolge der in 001 bis 003 genannten elektromagnetischen Kondensationsprozesse sowie der nachfolgenden elektro-schwachen Reaktionsprozesse liegt deutlich über dem für die Anregung aufgewandten Energieeinsatz und deutlich über der aus bekannten chemischen und elektrochemischen Umwandlungsprozessen zu erwartenden Energieausbeute. Zielstellung der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung aufzuzeigen, die eine optimale technische Beherrschung und Nutzung dieses Phänomens ermöglichen, welches potenziell von grundlegender Bedeutung für die künftige nachhaltige und umweltfreundliche Energiegewinnung werden könnte.The release of heat as a result of the electromagnetic condensation processes mentioned in 001 to 003 and the subsequent electro-weak reaction processes is significantly higher than the energy input used for the excitation and significantly higher than the energy yield expected from known chemical and electrochemical conversion processes. The object of the present invention is to provide a method and an arrangement which enable optimum technical control and utilization of this phenomenon which could potentially become of fundamental importance for future sustainable and environmentally friendly energy production.
Im Jahr 1989 erschienen Berichte über sporadisch auftretende außerordentliche Wärmeeffekte bei der elektrolytischen Beladung von Pd mit Deuteronen, die von den Autoren als Folge von nuklearen DD-Fusionsreaktionen interpretiert und daher unter dem Begriff „Kalte Fusion“ bekannt wurden. Diese Interpretation stieß auf massive Kritik in der Fachwelt, da u.a. weder die notwendige Überwindung der Coulombarriere bei geringen Temperaturen, noch das Fehlen charakteristischer Gammastrahlung erklärt werden konnten und die experimentellen Effekte zunächst nicht reproduzierbar erschienen. Gleichwohl konnten die experimentell beobachteten außerordentlichen Wärmeeffekte in den folgenden Jahren von vielen Gruppen unabhängig bestätigt werden . Der angenommene Mechanismus einer DD-Fusion infolge starker Wechselwirkung zwischen zwei Deuteronen im Palladiumgitter konnte nicht bestätigt werden. Die vorliegende Erfindung basiert nicht auf der Annahme des Ablaufs einer „Kalten Fusion“!In 1989, reports of sporadic extraordinary thermal effects in the electrolytic loading of Pd with deuterons, interpreted by the authors as a consequence of nuclear DD fusion reactions and therefore known as "cold fusion", appeared. This interpretation met with massive criticism in the professional world, as ia. neither the necessary overcoming of the coulomb barrier at low temperatures nor the lack of characteristic gamma radiation could be explained and the experimental effects did not appear reproducible at first. Nevertheless, the experimentally observed extraordinary heat effects in the following years could be independently confirmed by many groups. The assumed mechanism of a DD fusion due to strong interaction between two deuterons in the palladium lattice could not be confirmed. The present invention is not based on the assumption of the course of a "cold fusion"!
Ab den 1990-er Jahren erschienen international zunehmend Berichte über das Auftreten von außerordentlichen Wärmeeffekten in anderen Metall-Wasserstoff-Systemen, bei anderen Anregungsmechanismen und auch für das Wasserstoffisotop Protium. Beispiele sind Experimente mit Ni-Proben in erhitztem H2-Gas (
Erkenntnisse zu geeigneten Materialien für die Auslösung von LENR-Prozessen, deren Zusammensetzung, Strukturierung und Konditionierung, sind umfangreich in einigen Tausend Original arbeiten (Bibliografie CANR-Organization: http://lenr-canr.org/Complete Bibliography), Übersichtsartikeln (S.B. Krivit: „Energy: Review of Low-Energy Nuclear Reactions“, Elsevier Inc. 2013 u.a.), Monographien u.a. von G.H. Miley oder E.K. Storms und offengelegten Patentschriften (Piantelli,
Zahlreiche theoretische Modelle und Erklärungsansätze von LENR-Prozessen gehen davon aus, dass die Freisetzung von Überschusswärme auf bisher unbekannte elektromagnetische Umwandlungsprozesse in Wasserstoffatomen unter Einfluss dynamischer Prozesse der Elektronen im Metallgitter, oder auf eine vermutete innere Struktur von Elektronen zurückzuführen sind, die schwache Wechselwirkungen, wie den Elektroneneinfang in Protonen, ermöglichen. Starke nukleare Umwandlungen finden danach nicht oder nur als sekundäre Prozesse statt. Einige dieser Modellvorstellungen, hier beispielhaft in vier Gruppen eingeteilt:
- - Annahme der Existenz extrem stark gebundener Zustände einzelner Wasserstoffatome, die durch bestimmte Anregungsmechanismen besiedelt werden, wobei Bindungsenergie in Form elektromagnetischer Strahlung freigesetzt wird:
- > Wasserstoff mit Valenz Null, „Hydrino“, (
Mills et al., Eur. Phys. Journ. 64(2011)65 - > Deep Dirac Levels;
Maly, J. A., Va‘vra, J., Journ. Fusion Technology, (27(1)(1995) 59-70
- > Wasserstoff mit Valenz Null, „Hydrino“, (
- - Bildung räumlich kompakter Zustände aus zwei oder mehr Wasserstoffatomen mit starker elektromagnetischer und Spin-Spin-Kopplung der Teilchen, wobei Bindungsenergie freigesetzt wird und nachfolgend erhöhte Wahrscheinlichkeit für elektro-schwache und elektro-starke Umwandlungen gegeben ist:
- > Bildung von ultra-dichtem Wasserstoff auf Metalloberflächen; (
Holmlid, L., Int. Journ. of Mass Spectrometry, 15 (2013) 1-8 - > Fempto-Atome und -Moleküle; (
Meulenberg, A., Paillet, J.-L., Journ. of Cond. Matter Nucl. Science 19(2016)192-201 und 19(2016)202-209
- > Bildung von ultra-dichtem Wasserstoff auf Metalloberflächen; (
- - Theorien, welche eine innere Struktur und räumliche Ausdehnung des Elektrons voraussetzen, wodurch es zur Bildungung eines stark gebundenen, nach außen neutralen Zustands kommt, bei dem ein Protonen innerhalb von Elektronen eingefangen wird:
- > Bildung von „Hydronions“ infolge der Zitterbewegung des Elektrons; (
Calaon, A.; Jorn. of Condensed Matter Nucl. Science 19 (2016) 1-12
- > Bildung von „Hydronions“ infolge der Zitterbewegung des Elektrons; (
- - Theorien, welche von einer elektro-schwachen Wechselwirkung zwischen Elektronen und Protonen/Deuteronen unter dem Einfluss kollektiver elektromagnetischer Prozesse im Festförpergitter ausgehen, die zur Bildung kompakter, neutraler Teilchen führen:
- > schwere Elektronen durch Oberflächen Plasmonen Polaronen; (Widom, A., Larsen, L.; Eur. Phys. Journ. C, 46(2006)107-110;
US 7,893,414 B2 - > exotische elektro-schwache Resonanzen e+H, „Neutronium, Dineutronium“; (
Ratis, Yu.,L.: Int. Journ. Unconv. Science Issue E21(2016)3-10 - > erzwungener Elektroneneinfang, neutrale Protonen/Deuteronen; (Pines et al.; Pines Sci. Consult., NASA Glenn Res. Center,
US 2017/0263337A1
- > schwere Elektronen durch Oberflächen Plasmonen Polaronen; (Widom, A., Larsen, L.; Eur. Phys. Journ. C, 46(2006)107-110;
- - Assumption of the existence of extremely strongly bound states of individual hydrogen atoms, which are colonized by certain excitation mechanisms, whereby binding energy is released in the form of electromagnetic radiation:
- > Hydrogen with valence zero, "Hydrino", (
Mills et al., Eur. Phys. Journ. 64 (2011) 65 - > Deep Dirac Levels;
Maly, JA, Va'vra, J., Journ. Fusion Technology, (27 (1) (1995) 59-70
- > Hydrogen with valence zero, "Hydrino", (
- - Formation of spatially compact states of two or more hydrogen atoms with strong electromagnetic and spin-spin coupling of the particles, wherein binding energy is released and subsequently increased likelihood for electro-weak and electro-strong transformations is given:
- > Formation of ultra-dense hydrogen on metal surfaces; (
Holmlid, L., Int. Journ. of Mass Spectrometry, 15 (2013) 1-8 - > Fempto atoms and molecules; (
Meulenberg, A., Paillet, J.-L., Journ. of Cond. Matter Nucl. Science 19 (2016) 192-201 and 19 (2016) 202-209
- > Formation of ultra-dense hydrogen on metal surfaces; (
- - theories which presuppose an internal structure and spatial extent of the electron, which leads to the formation of a strongly bound, outwardly neutral state, in which a proton is trapped within electrons:
- > Formation of "hydronions" due to the shaking motion of the electron; (
Calaon, A .; Jorn. of Condensed Matter Nucl. Science 19 (2016) 1-12
- > Formation of "hydronions" due to the shaking motion of the electron; (
- - Theories of an electro-weak interaction between electrons and protons / deuterons under the influence of collective electromagnetic processes in the solid-state lattice leading to the formation of compact, neutral particles:
- > heavy electrons through surfaces plasmonic polarons; (Widom, A., Larsen, L., Eur. Phys., Journal C, 46 (2006) 107-110;
US 7,893,414 B2 - > exotic electro-weak resonances e + H, "neutronium, dineutronium"; (
Ratis, Yu., L .: Int. Journ. Unconv. Science Issue E21 (2016) 3-10 - > forced electron capture, neutral protons / deuterons; (Pines et al .; Pines Sci. Consult., NASA Glenn Res. Center,
US 2017 / 0263337A1
- > heavy electrons through surfaces plasmonic polarons; (Widom, A., Larsen, L., Eur. Phys., Journal C, 46 (2006) 107-110;
Die vorliegende Erfindung nimmt Bezug auf die von Holmlid et al. eingeführte und durch umfangreiche Experimente verifizierte Annahme der Bildung von ultra-dichtem Wasserstoff auf Metalloberflächen (Holmlid, L., Int. Journ. of Mass Spectrometry, 15 (2013) 1-8; Int. Journ. of Modern Physics E, Vol. 25, N. 10 (2016) 16500853; Journ. of Cluster Science, May 2018, https://doi.org/10.1007/s10876-018-1480-5, Springer December 03 2018; Holmlid, L., Kotzias, B. AIP Advances 6(2016)045111, doi: 10.1063/1.4947276), die auch in einer Patentschrift durch Holmlid offengelegt wurde (
Als theoretischen Hintergrund der Bildung von ultra-dichtem Kondensat verweist Holmlid auf Arbeiten von Winterberg (F. Winterberg: „Ultradense Deuterium“, J. Fusion Energy 29, 317 (2010) und „ultra-dense deuterium and cold fusion claims“, Phys. Letters A374, 2766 (2010)). Eine ausführliche Beschreibung des katalytischen Prozesses, der zur Bildung des Kondensats führt, ist in der Patentschrift (
Unter Energiefreisetzung aus den beschriebenen Prozessen wird die Summe aus der Energiefreisetzung der exothermen Bildung von SGW- oder HC-Zuständen selbst plus die Energiefreisetzung aus möglichen nachfolgenden exothermen elektro-schwachen oder/und elektro-starken Wechselwirkungen zwischen zwei oder mehreren Wasserstoffatomen und zwischen Wasserstoffatomen und anderen atomaren Bestandteilen ihrer Umgebung verstanden. Im Falle von elektro-schwachen Wechselwirkungen geht ein Teil der Energiefreisetzung zur Emission von Neutrinos für die lokal wirksame Energiefreisetzung in der Apparatur verloren. Die Differenz aus der verbleibenden, lokal wirksamen Energiefreisetzung minus Energieaufwand zur Auslösung dieser Prozesse wird als Überschussenergie bezeichnet, die im vorliegenden Fall als Überschusswärme auftritt. Das Verhältnis aus der Summe von Überschussenergie plus Energieaufwand geteilt durch Energieaufwand wird als Coefficient of Performance (COP) bezeichnet. Eine Mindestforderung an das Verfahren aus Sicht seiner sinnvollen praktischen Nutzbarkeit beginnt mit COP>1, sollte aber günstiger Weise bei COP>3-4 liegen. Es ist daher sinnvoll und notwendig verfahrens- und anlgentechnische Lösungen zu suchen, die dauerhaft einen hohen COP-Wert ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben.Under energy release from the described processes, the sum of the energy release of the exothermic formation of SGW or HC states themselves plus the energy release from possible subsequent exothermic electro-weak or / and electro-strong interactions between two or more hydrogen atoms and between hydrogen atoms and others understood atomic components of their environment. In the case of electro-weak interactions, part of the energy release is lost to the emission of neutrinos for the locally effective energy release in the apparatus. The difference between the remaining, locally effective energy release minus the energy required to trigger these processes is called excess energy, which in the present case occurs as excess heat. The ratio of the sum of excess energy plus energy expenditure divided by energy expenditure is referred to as the coefficient of performance (COP). A minimum requirement for the method, from the point of view of its practical usability, starts with COP> 1, but should be better for COP> 3-4. It is therefore useful and necessary to search for procedural and plant-technical solutions that permanently enable a high COP value, as described below.
Die vorliegende Patentschrift nimmt weiterhin Bezug auf eine Reihe von theoretischen Arbeiten, in denen die Besonderheiten der kollektiven elektromagnetischen Wechselwirkungen von geladenen Teilchen an der Oberfläche und im Gitter von Festkörpern beschrieben werden, die Auswirkung auf den Mechanismus der Bildung von SGW- oder HC-Zuständen haben oder diesen verstärken könnten:
- - P. Kalman, T. Keszthely: University of Technology, Budapest, arXiv 1303.1078, 1312.5498, 1312.5853, 1712.05270v3; „Charged particle assisted nuclear reactions in solid state environment: renaissance of low energy physics“, arXiv: 1502.01474v1[nucl-th]5 Feb 2015
- - A.Widom und L. Larsen beschreiben die Bildung schwerer Elektronen infolge von Oberflächen Plasmonen Polaronen und ihre Wechselwirkung mit kohärent schwingenden „patches“ von Protonen oder Deuteronen (Eur. Phys. Journ. C, 46(2006)107-110;
US 7,893,414 B2 - - Die beschleunigende Wirkung attraktiver ponderomotorischer Kräfte auf geladene Teilchen vor Metalloberflächen wird von Lundin und Lidgren beschrieben („Nuclear Spallation and Neutron Capture Induced by Ponderomotive Wave Forcing“; IRF Scietifiv Report 305, October 2015, ISSN 0284-1703).
- - Ebenso wirken nach Lawandy Bildkräfte beschleunigend auf geladene Teilchen oder Teilchenpakete vor einer Metalloberfläche (N.B. Lawandy:„Interaction of charged particles on surfaces“; Appl. Phys. Lett. 95(2009)234101; doi: 10.1063/1.3270537).
- Kalman, T. Keszthely: University of Technology, Budapest, arXiv 1303.1078, 1312.5498, 1312.5853, 1712.05270v3; "Charged particle assisted nuclear reactions in solid state environment: renaissance of low energy physics", arXiv: 1502.01474v1 [nucl-th] 5 Feb 2015
- A.Widom and L. Larsen describe the formation of heavy electrons due to surface plasmon polarons and their interaction with coherently vibrating "patches" of protons or deuterons (Eur. Phys. Journ. C, 46 (2006) 107-110;
US 7,893,414 B2 - - The accelerating effect of attractive ponderomotive forces on charged particles against metal surfaces is described by Lundin and Lidgren ("Nuclear Spallation and Neutron Capture Induced by Ponderomotive Wave Forcing", IRF Scietifiv Report 305, October 2015, ISSN 0284-1703).
- - According to Lawandy, image accelerating forces act on charged particles or particle packages in front of a metal surface (NB Lawandy: "Interaction of charged particles on surfaces"; Appl. Phys. Lett. 95 (2009) 234101; doi: 10.1063 / 1.3270537).
Eine weitere Grundlage dieses Patents sind die Erkenntnise zur Kavitationsanregung: Bekannt ist, dass beim Bläschenkollaps während der Viel-Bläschen-Kavitation (multi bubble cavitation) „Hot Spots“ mit effektiver Temperatur bis über 104 K und Drücken über 103 bar entstehen, bei Abkühlraten um 1010 K/s. Aus den kollabierenden Bläschen entwickeln sich Teilchen-Jets, die sich mit hoher Geschwindigkeit in Richtung Metalloberfläche bewegen und in diese eindringen. Es herrschen außergewöhnliche physikalische und chemische Bedingungen in der ansonsten kalten Flüssigkeit! Hinsichtlich ihrer Zeitdauer im Bereich 10-10 s bis 10-12 s, bei hoher Energieübertragung im Bereich von Elektronenvolt, nimmt die Sonochemie daher eine extreme Position im Vergleich zu anderen chemischen Prozessen ein (Suslick, K.S.: in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4th Edition, J. Wiley & Sons: New York, (1998), Vol. 26, 517-541; Flannigan, D.J., Suslick, K.S.: „Inertially confined plasma in an imploding bubble“; Nature Physics 6(2010)598-601).A further basis of this patent are the findings on cavitation excitation: It is known that the bubble collapse during multi-bubble cavitation "hot spots" with effective temperature up to about 10 4 K and pressures above 10 3 bar arise at Cooling rates by 10 10 K / s. From the collapsing bubbles develop particle jets, which move at high speed towards the metal surface and penetrate into it. There are extraordinary physical and chemical conditions in the otherwise cold liquid! Thus, in terms of its duration in the range 10 -10 s to 10 -12 s, with high energy transfer in the range of electron volts, sonochemistry assumes an extreme position compared to other chemical processes (Suslick, KS: in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 4th Edition, J. Wiley & Sons: New York, (1998), Vol. 26, 517-541; Flannigan, DJ, Suslick, KS: "Inertially confined plasma in an imploding bubble"; Nature Physics 6 (2010) 598-601).
Patentanmeldungen zur Sonofusion: Mehrere Patentanmeldungen und Publikationen sind bekannt geworden, in denen die Entstehung von „Hot Spots“ bei Kavitationsanregung in Verbindung gebracht wurde mit einer möglichen Auslösung von DD-Fusionsreaktionen bei geringen Energien, die also auf dem im Punkt 005 beschriebenen Cold Fusion Konzept basieren und folgerichtig ausschließlich von D2O als Kavitationsmedium ausgehen.
- - Stringham geht in seiner Patentanmeldung von der Kavitation in der Nähe von Metalloberflächen aus, wodurch es zur Injektion von D+-Plasmajets in die Metalloberfläche kommt und sich nachfolgend durch Abkühlungskompression angeblich ein heißes Bose-Einstein-Kondensat (BEC) bildet, in dem Deuteronen verschmelzen können. Als geeignete Metalle werden neben Pd auch Cu, Ag und Ti genannt (Stringham, R.: „Cavitation Reactor and Method of Producing Heat“ Patentanmeldungen
US2002/0090047A1 WO 2005/028985 A2 US 2005/ 0123088 A1 US 2009/0282662 A1 - - Tomory beschreibt in seiner Anmeldung Anlage und Verfahren zur Sonofusion im Volumen der Flüssigkeit D2O, wobei er ebenso von einem Fusionsmechanismus, ähnlich dem in üblichen Plasma-Fusionsanlagen ausgeht (Tomory N.A.: „Sonofusion Device and Method of Operating Same“; Patentanmeldung
US 2007/ 0211841 A1
- - In his patent application, Stringham claims cavitation near metal surfaces, resulting in the injection of D + plasma jets into the metal surface, followed by cooling compression, allegedly forming a hot Bose-Einstein condensate (BEC) in which deuterons can merge. Suitable metals besides Pd are also called Cu, Ag and Ti (Stringham, R .: "Cavitation Reactor and Method of Producing Heat" patent applications
US2002 / 0090047A1 WO 2005/028985 A2 US 2005/0123088 A1 US 2009/0282662 A1 - - Tomory describes in his application system and method for Sonofusion in the volume of the liquid D 2 O, where he also emanates from a fusion mechanism, similar to that in conventional plasma fusion equipment (Tomory NA: "Sonofusion Device and Method of Operating Same";
US 2007/0211841 A1
Elektrochemische Wasserzerlegung: Stand der Technik sind Verfahren, durch elektrolytischen Stromfluss in wässrigen Lösungen einer Elektrolysezelle Sauerstoff- und Wasserstoffgase entweder getrennt als
Bekannt ist auch, dass bei der Kavitationsanregung eine erhöhte Wasserstoffbildung infolge der Zerlegung von Wassermolekülen unter Schalleinwirkung eintritt (Balakiryan, K., Aganyan, H.: „Multifactorial Hydrogen Reactor“, Patentanmeldung
Elektrochemische Aktivierung von Wasser (ECA): Bekannt ist das Verfahren, durch elektrolytischen Stromfluss in der wässrigen Lösung einer Elektrolysezelle, in welcher Anoden- und Kathodenraum voneinander durch eine semipermeable Wand getrennt sind, stark unterschiedliche Lösungen herzustellen - saures Anolyt. Aufgrund ihrer besonderen physikalisch-chemischen Eigenschaften, insbesondere der Entstehung reaktiver Radikale, finden solche Lösungen bisher Anwendung unter anderen zur Desinfektion und Wasserbehandlung. Autokatalytische Wasserstoffrekombination: Stand der Technik ist schließlich auch die exotherme, passive autokatalytische Wasserstoffrekombination in sogenannten Rekombinatoren. Dieses Verfahren wurde ursprünglich für die Kerntechnik entwickelt. Durch katalytische Rekombination soll diese Technologie in Havariefällen bei Freisetzung von Wasserstoffgas, auch in Verbindung mit Wasserdampf und Aerosolen, die rückzündungsfreie, selbststartende Rekombination von Wasserstoff zu Wasser sicherstellen ( Bröckerhof, P., Lensa, W., Reinecke, E.A., „Rekombinator zum Beseitigen von Wasserstoff aus Störfallatmosphären“, FZ Jülich; Patentanmeldung
Dielektrische Barriere Entladung: Die Dielektrische Barriere Entladung (DBD), auch „Stille elektrische Entladung“ genannt, ist eine Wechselspannungs-Gasentladung bei Normal- oder Überdruck, bei der mindestens eine Elektrode vom Gasraum durch ein Dielektrikum galvanisch getrennt ist. Die Entladung findet durch zahlreiche Mikroentladungen statt, mit typischer Zeitdauer im Nanosekundenbereich, oder als kontinuierliche, homogene Entladung (Kogelschatz, U., Eliasson, B.: „Die Renaisance der stillen elektrischen Entladung“; Physikalische Blätter V.52, I.4 (1996) 360-362/25/). Im Zusammenhang mit der vorliegenden Patentanmeldung sind insbesondere die durch DBD-Entladungen induzierte ultraviolette Excimer Strahlung (Eliasson, B., Kogelschatz, U.: „UV Excimer Radiation from Dielectric-Barrier Discharges“; Appl. Phys. B46 (1988) 299-303) sowie die in den Entladungskanälen (Filamenten) realisierten hohem Elektronenstromdichten und -energien von Bedeutung, die bereits zu zahlreichen Anwendungen der Plasmakatalyse durch DBD-Entladungen geführt haben (Kogelschatz, U.: „Silent-Discharge Driven Excimer UV Sources and their Applications“; Appl. Surface Science
II. Beschreibung des zu patentierenden Verfahrens II. Description of the method to be patented
Zielstellung und grundsätzliche Bestandteile des VerfahrensObjective and basic components of the procedure
Zielstellung: Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Verfahren, mit dem die Kavitation in einem flüssigen Kavitationsmedium in der Nähe von Metalloberflächen als Anregungsmethode genutzt wird, um exotherme, metallgittergestützte, elektromagnetische Kondensationsprozesse von Wasserstoff, wie in den Punkten
Das Verfahren nutzt den bekannten Vorgang der starken Energiekonzentration in kleinsten Raumgebieten beim Kollaps von Kavitationsbläschen in Flüssigkeiten sowie das Eindringen von Teilchenjets aus oberflächennah kollabierenden Kavitationsbläschen in die Oberfläche eines Metallgitters, um den Prozess der Bildung von atomarem Wasserstoff und dessen Übergang in hochangeregte Zustände herbeizuführen, aus denen infolge kollektiver, elektromagnetischer Wechselwirkungen mit dem Metallgitter exotherme Übergänge der Wasserstoffatome in seine ultradichten Zustände stattfinden - gemäß Punkt
Das zu patentierende Verfahren beruht auf der Patentschrift von Holmlid (
Grundsätzlicher Aufbau des Verfahrens: Der erfindungsgemäße grundsätzliche Aufbau des Verfahrens zur Wärmeerzeugung aus der metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation besteht aus vier wesentlichen Teilkomplexen des Verfahrens, wie als Blockschema in
- -
Teilkomplex 1 des Verfahrens, durch den die Generierung von Überschusswärme in einem Kavitationsreaktor mit Reaktionskammer mittels Kavitationsanregung im Kavitationsmedium, unterstützt von weiteren elektromagnetischen Anregungen, erfolgt und in einer oder mehreren nachgeschalteten Nachreaktionsstufen weiter verstärkt wird. Eine nähere Beschreibung dieses Teilkomplexes des Verfahrens erfolgt in den Punkten023 bis044 . - -
Teilkomplex 2 des Verfahrens dient der Bereitstellung der elektromagnetischen Felder sowie der Ultraschallanregung für die Anregung der zum Teilkomplex1 gehörenden Prozesse. Eine nähere Beschreibung dieses Teilkomplexes erfolgt in den Punkten045 bis050 . - -
Teilkomplex 3 des Verfahrens dient der Aufbereitung des Kavitationsmediums und Auskopplung der Nutzwärme. Die Beschreibung dieses Teilkomplexes erfolgt in den Punkten051 bis054 . - -
Teilkomplex 4 des Verfahrens dient der Erfassung und Kontrolle der Prozessparameter und der Steuerung des optimalen Betriebes der Anlage. Die Beschreibung dieses Teilkomplexes erfolgt in den Punkten055 bis057 .
- -
subcomplex 1 the method by which the generation of excess heat in a cavitation reactor with reaction chamber by means of cavitation excitation in the cavitation medium, supported by further electromagnetic excitations, takes place and is further enhanced in one or more downstream post-reaction stages. A more detailed description of this subcomplex of the method is given in the points023 to044 , - -
subcomplex 2 The method serves to provide the electromagnetic fields and the ultrasonic excitation for the excitation of thepartial complex 1 belonging processes. A closer description of this subcomplex is given in the points045 to050 , - -
subcomplex 3 the process is used for the treatment of Kavitationsmediums and decoupling of useful heat. The description of this subcomplex takes place in the points051 to054 , - -
subcomplex 4 The process is used to record and control the process parameters and to control the optimal operation of the plant. The description of this subcomplex takes place in the points055 to057 ,
Generierung von Überschusswärme und OptimierungsmaßnahmenGeneration of excess heat and optimization measures
Grundvariante des Prozessablaufs: In einer Grundvariante des Prozessablaufs im Teilkomplex
Reaktionsmechanismus: Mit Hilfe des piezoelektrischen Schallgenerators
Vorteile der Kavitationsanregung: Die in der vorliegenden Patentschrift angewandte Methode der Kavitation vor Metalloberflächen bietet - letztlich infolge der beim Bläschenkollaps stattfindenden enormen Konzentration der Energiedichte - die unikale Chance, bei einem relativ geringem Einsatz von elektrischer Leistung für den Betrieb der Schallquelle, je nach Größe der Anlage und Auslegung des Verfahrens im Bereich von nur einem bis zu einigen Hundert Watt liegend, Teilchenströme hoher Dichte mit kinetischen Energien bis über 1 keV zu generieren, die zur Bildung von hochangeregten Zuständen H* und aus diesen zu exothermen Übergängen in HC-Zustände führen. Die nachfolgenden elektro-schwachen und elektro-starken Reaktionen der Kondensate werden ebenfalls unter der Einwirkung von nachfolgender Kavitationsereignissen auf das Metallgitter ausgelöst, so dass sich bei länger laufendem Kavitationsprozess ein Gleichgewicht zwischen Bildung und Zerfall der Kondensatmenge auf der Metalloberfläche einstellt. Im Unterschied zu den im Punkt
Kavitation im Volumen: Der in den Punkten
Modifikationen der Grundvariante des Prozessablaufs: Die Reaktionskammer kann erfindungsgemäß auch - wie auf
Einfluss Mechanischer Schwingungen und Resonanzen: Zielstellung dieser Erfindung ist die Erzielung eines maximalen COP für die Umwandlung der zur Anregung exothermer metallgitterunterstützter elektromagnetischer Kondensationsprozesse in Wasserstoff durch Kavitation in Nähe der Metalloberflächen zugeführten Schallenergie in nutzbare Wärme. Bei diesem Prozess unterliegt das Metallgitter, wie auch das flüssige Kavitationsmedium, der Einwirkung des akustischen Feldes, welches von der Ultraschallquelle erzeugt und in das Kavitationsmedium eingekoppelt wird. Das resultierende Schallfeld im Inneren der Reaktionskammer aus einer periodischen äußeren Schwingungsquelle setzt sich durch Superposition aus dem eingespeisten und den reflektierten Schallfeldern zusammen. Es kann durch Rückkopplung infolge des piezoelektrischen Effekts auch das effektiv in den Reaktionsraum eingespeiste Schallfeld verändern, so dass sich im Inneren ein komplexes Schallfeld aus Komponenten mit der Grundfrequenz und deren Oberwellen einstellt. Bei geeigneter geometrischer Dimensionierung oder Anpassung der Grundfrequenz der Schwingungsquelle kommt es zur Ausbildung stehender Wellen mit starken lokalen periodischen Druckschwankungen, welche die Kavitation besonders intensiv auslösen.Influence of Mechanical Vibrations and Resonances: The object of this invention is to obtain a maximum COP for the conversion of the sound energy exerted for exciting exothermic metal lattice-assisted electromagnetic condensation processes into hydrogen by cavitation in the vicinity of the metal surfaces. In this process, the metal grid, as well as the liquid Kavitationsmedium, subject to the action of the acoustic field, which is generated by the ultrasonic source and coupled into the Kavitationsmedium. The resulting sound field inside the reaction chamber from a periodic external vibration source is composed by superposition of the input and the reflected sound fields. By feedback due to the piezoelectric effect, it can also change the sound field that is effectively fed into the reaction space, so that a complex sound field of components with the fundamental frequency and its harmonics is set up inside. With suitable geometric dimensioning or adaptation of the fundamental frequency of the vibration source, standing waves with strong local periodic pressure fluctuations occur, which trigger the cavitation particularly intensively.
Wird die Kavitation durch elektrische Impulsspannungen am piezoelektrischen Schallgenerator ausgelöst, beispielsweise durch eine Rechteckwelle mit steilen Anstiegsflanken im ns-Bereich, so wird ein breites Frequenzspektrum aus der Schallquelle in die Reaktionskammer abgegeben. Schließlich ist der Bläschenkollaps bei der Kavitation selbst Schallquelle: Die Zeitdauer der Endphase des Kollaps liegt im Bereich 10-12 s. In dieser Zeit wird vom kollabierenden Oberflächenbläschen nicht nur Teilchenjets aus Elektronen und Ionen in die Metalloberfläche geschickt - wie im Punkt
Alle beschriebenen Schallfelder wirken auf das Metallgitter ein, lösen in diesem Schwingungen des Gitters aus sowie Wechselwirkungen zwischen der elektronischen und phononischen Anregungen, wie die Bildung von Plasmonen und Polaronen. Sie haben damit auch wesentlichen Einfluss auf den Prozess der Bildung hochangeregter Zustände von Wasserstoffatomen H* und deren nachfolgender Übergang in SGW- oder HC-Zustände. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation wird maßgeblich verstärkt durch elektronisch-phononische Wechselwirkungen. Dies ist eine Ursache dafür, dass LENR-Prozesse mittels Kavitation wesentlich einfacher, leichter reproduzierbar und unabhängig von speziellen, lokalen Besonderheiten des Festkörpergitters - wie Einschlüsse, Fehlstellen, Verwerfungen, Phasenübergänge, mikroskopische Risse etc. - eingeleitet werden können, als mit „milden“ Anregungsmethoden, wie dem stationären Ionentransport in der Elektrolysezelle . 029 Nutzung mechanischer Schwingungen und Resonanzen: Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation kann die Reaktionskammer vorzugsweise konstruktiv nach folgenden Merkmalen so gestaltet werden, dass
- - die
vom Piezoschwinger 5 abgegebene Ultraschallenergie möglichst vollständigim Kavitationsmedium 7 absorbiert und zur Erzeugung einer stehendenWelle im Reaktorgefäß 9 genutzt wird, - - die Kontaktfläche zwischen stehender
Welle und Target 8 möglichst groß ist, - - schwingende Teile aus Metall mit hohem Elastizitätskoeffizienten ausgeführt werden
- - und Befestigungen oder Aufhängungen die mechanischen Schwingungen des Tagets möglichst wenig dämpfen (Stimmgabel-Effekt).
- - that of the
piezo oscillator 5 emitted ultrasound energy as completely as possible in thecavitation medium 7 absorbed and to create a standing wave in thereactor vessel 9 is being used, - - The contact area between standing wave and target
8th as big as possible, - - Swinging parts are made of metal with high coefficient of elasticity
- - and fastenings or suspensions as little as possible to dampen the mechanical vibrations of the Tagets (tuning fork effect).
Beispiele für vorteilhafte Lösungen unter diesem Aspekt des Verfahrens werden auf
- -
Ausführung der Grundplatte 6 als mechanischer Resonator, der zylinder- oderhohlkugelförmig das Medium 7 umschließt und damitdas Gehäuse 9 ganz oder teilweise ersetzt, mit zentraler Positionierung des Targets8 ; - -
- -
8c mit ausgedehnter oder poröser Metalloberfläche, z.B. als Metallschwamm oder körnige Schüttungen, zur Vergrößerung der aktiven Oberfläche für Wechselwirkungen mit den Plasmajets der Kavitation.
- -
base plate 6 as a mechanical resonator, the cylindrical or hollowspherical medium 7 encloses and thus thehousing 9 completely or partially replaced, with central positioning of the target8th ; - -
- -
target 8c with extended or porous metal surface, eg as metal sponge or granular beds, to increase the active surface area for interactions with the plasma cavitation cavitation.
Thermische Isolation: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, bei dem vorzugsweise zum Erreichen eines hohen COP ein Mantel aus Isolationsmaterial um die Reaktionskammer angeordnet ist, zur thermischen Isolierung und Reflexion oder Absorption von entweichenden Ultraschallwellen, die nicht im Medium absorbiert wurden. Auf diese Weise können diese Schallverluste ebenfalls in die abgeführte Nutzwärme überführt werden.Thermal insulation: A process for the generation of heat from the exothermic, metal grid-supported, electromagnetic condensation of hydrogen atoms by means of cavitation, in which a jacket of insulating material is preferably arranged around the reaction chamber to achieve a high COP, for thermal insulation and reflection or absorption of escaping ultrasonic waves that are not absorbed in the medium. In this way, these sound losses can also be converted into the dissipated useful heat.
Brennstoff, Materialien und KavitationsmediumFuel, materials and cavitation medium
Brennstoff: Brennstoff beim Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation ist Wasserstoff, der durch die spezielle Form der Wechselwirkung zwischen dem Kavitationsmedium
Das beschriebene Verfahren wird erfindungsgemäß nach folgenden Merkmalen ausgestaltet:
- - Wasserstoffatome als Brennstoff des Verfahrens werden vorzugsweise aus chemisch gebundenem Wasserstoff im Kaviationsmedium und zusätzlich aus gebundenem Wasserstoff im Metallgitter gewonnen,
- - die Präsenz von speziellen Wasserstofftransfer-Katalysatoren am Ort der kollabierenden Bläschen dient der Erhöhung der Bildungsrate von H-Radikalen (Punkte
009 ,010 ), - - gute elektrische Leitfähigkeit und Ableitung von elektrischen Ladungen von den Targets fördern die unterstützenden elektromagnetischen Prozesse (siehe Punkt
012 ) - - und nano-strukturierten Oberflächen bzw. Elektroden mit geringem Krümmungsradius erhöhen die elektrische Feldstärke an den Oberflächen und bewirken so besonders hohe Elektronen- und Teilchenenergien bei der Wechselwirkung mit dem Metallgitter.
- Hydrogen atoms as fuel of the process are preferably obtained from chemically bound hydrogen in the cavitation medium and additionally from bound hydrogen in the metal lattice,
- - The presence of special hydrogen transfer catalysts at the site of collapsing bubbles serves to increase the rate of formation of H radicals (points
009 .010 ) - - good electrical conductivity and dissipation of electrical charges from the targets promote the supporting electromagnetic processes (see point
012 ) - - and nano-structured surfaces or electrodes with a small radius of curvature increase the electric field strength at the surfaces and thus cause particularly high electron and particle energies in the interaction with the metal mesh.
Wasserstoffquellen: Quelle des Brennstoffs Wasserstoff bei dem Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation ist vorzugsweise herkömmliches Wasser (
Das Wasser ist bei dem Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen im Reaktionsgefäß zugleich Kavitationsmedium, Lieferant des Brennstoffs und selbst ein Katalysator, der die beim Übergang in HC-Zustände freiwerdende Energie in Form von elektromagnetischer Strahlung oder strahlungslos aufnimmt und damit Überschusswärme an das Kavitationsmedium abgibt.The water is in the process for generating heat by release of energy from the exothermic, metal mesh-supported, electromagnetic condensation of hydrogen atoms in the reaction vessel at the same cavitation medium, supplier of the fuel and even a catalyst, the released in the transition to HC states energy in the form of electromagnetic radiation or radiationless absorbs excess heat to the Kavitationsmedium.
Es nicht ausgeschlossen, dass sich in den gebildeten kompakten, nach außen elektrisch neutralen SGW- oder HC- Zuständen so geringe Abstände zwischen Kernteilchen ergeben, dass bei weiterer Anregung dieser Gebilde sekundär weitere exotherme elektro-schwache oder elektro-starke Reaktionen erfolgen. Für solche sekundären Prozesse sind Unterschiede bei der Wärmefreisetzung zwischen den drei Verbindungen der Wasserstoffisotope H, D und T sowie ihrer Gemische zu erwarten.It is not excluded that such small distances between core particles result in the compact, outwardly electrically neutral SGW or HC states that upon further excitation of these structures, further secondary exothermic electro-weak or electro-strong reactions take place. For such secondary processes, differences in the heat release between the three compounds of hydrogen isotopes H, D and T and their mixtures are expected.
Targetmaterial: Als Targetmaterialien für das Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation sind Materialien geeignet, die mit folgenden Merkmale aufweisen:
- - Metalle mit guter Speicherfähigkeit für Wasserstoff, wie Ti, Ni, Zr, Pd, Ag, Au, von in vielen Untersuchungen als geeignet für die Auslösung von LENR-Prozessen (siehe Punkt
007 und darin zieterte Literaturstellen) erwiesen haben und von denen einige auch in den Patentanmeldungen von Stringham (Punkt014 ) erfolgreich verwendet werden, - - Darüber hinaus sind auch andere Metalle, wie Al, V, Cr, Mn, Fe, Co,Cu, Zn, Pb, Sb, Bi, Cd, W, In, Sn u.a., bedingt geeignet, jedoch mit geringerer Wärmeausbeute, bezogen auf gleiche Größe der Anregungsenergie.
- - Gute elektrische Leitfähigkeit des Targets sowie im gesamten äußeren Stromkreis zwischen Emitter
6 und Target 8 sind erforderlich, um hohe Stromdichten und Teilchenenergien infolge der Wirkung von ponderomotorischen Kräften und Bildladungen (siehe Punkt012 ) beim Kollaps der Kavitationsbläschen in Oberflächennähe zu erreichen. - - Mit Wasserstoff beladene Metalle können vorteilhaft als Target eingesetzt werden, da sie beim Auftreffen der Elektronenjets selbst zur Quelle von hochangeregten Wasserstoffradikalen H* werden.
- - Metals with good storage capacity for hydrogen, such as Ti, Ni, Zr, Pd, Ag, Au, of many studies as suitable for the initiation of LENR processes (see point
007 and cited references therein), some of which are also contained in the patent applications of Stringham (Item014 ) be used successfully - In addition, other metals, such as Al, V, Cr, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Pb, Sb, Bi, Cd, W, In, Sn, etc., conditionally suitable, but with lower heat yield, based on same size of excitation energy.
- - Good electrical conductivity of the target as well as the entire external circuit between the
emitter 6 and Target8th are required to high current densities and particle energies due to the effect of ponderomotor forces and image charges (see point012 ) when the cavitation bubbles collapse near the surface. - - Hydrogen-loaded metals can advantageously be used as target, since they become the source of highly excited hydrogen radicals H * on impact with the electron jets themselves.
Katalysatoren: Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation sind dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Oberflächenbeschaffenheit der Targets
- - indem bestimmte Oxidschichten infolge ihrer katalytischen Wirkung erfindungsgemäß zur Erhöhung der Wärmefreisetzung führen und hierfür insbesondere Schichten aus FeO, Fe2O3, MnO2, CuO, Cu2O3, NiO, Ni2O3, SnO, ZnO, V2O5, CoO, Co2O3, und auch Co3(PO4)2 auf metallischer Unterlage zum Einsatz kommen,
- - auch für Oxide von Legierungen, so zum Beispiel Co-Mg-Oxide, Ni-Mg-Oxide oder Cu-Mg-Oxide, geeignet sind.
- - Certain oxide layers due to their catalytic effect according to the invention lead to increase the heat release and this particular layers of FeO, Fe 2 O 3 , MnO 2 , CuO, Cu 2 O 3 , NiO, Ni 2 O 3 , SnO, ZnO, V 2 O 5 , CoO, Co 2 O 3 , and also Co 3 (PO 4 ) 2 are used on a metallic surface,
- - Also for oxides of alloys, such as Co-Mg oxides, Ni-Mg oxides or Cu-Mg oxides, are suitable.
Die vorliegende Erfindung nimmt damit Bezug auf die Erfindung von Holmlid (s. Punkt
Promotoren: Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation können erfindungsgemäß durch geeignete Promotoren unterstützt werden, indem angeregte Alkaliatome beim Bläschenkollaps in ihre Rybergzutände Li* , Na* oder K* übergehen, dabei selbst zu Clustern aus N Atomen kondensieren und als Promotoren durch Energieübertragung zum verstärkten Übergang auch der Wasserstoffatome in höherliegende Rydbergzustände H* und deren Kondensation in die HC-Zustände H2N(1) bewirken. Dieser Prozess bewirkt oder verstärkt die durch Kavitationsanregung mit Ultraschall und Katalysatoren hervorgerufenen exothermen HC-Übergänge und damit die Freisetzung von Überschusswärme und kann vorteilhaft mit folgenden Merkmalen gestaltet und genutzt werden:
- - Die genannten Promotoren-Alkalielemente
können dem Target 8 zugefügt werden als Legierung, Oberflächenschicht, Implantat oder Verbundwerkstoff . - - Alternativ können Alkalielemente als Promotoren auch dem Kavitationsmedium als deren lösliche Bestandteile hinzugefügt werden, am Bläschenkollaps selbst teilnehmen und den katalytischen Prozess an der Metalloberfläche beschleunigen.
- - Infrage kommen dafür erfindungsgemäß Verbindungen der wasserstoff-ähnlichen Alkalimetalle Li, Na, K, Rb und Cs sowie Verbindungen der Erdalkalimetalle Mg, Ca, Sr und Ba.
- - Damit ergibt sich erfindungsgemäß die günstige Möglichkeit, die Funktion von Promotoren mit der in den Punkten
040 bis044 beschriebenen Nutzung elektrochemischer Aktivierung durch Einsatz gleicher chemischer Elemente miteinander zu verbinden.
- - The said promoters alkali elements can the target
8th can be added as an alloy, surface layer, implant or composite material. - Alternatively, alkali elements as promoters can also be added to the cavitation medium as their soluble constituents, participate in the bubble collapse itself and accelerate the catalytic process on the metal surface.
- According to the invention, compounds of the hydrogen-like alkali metals Li, Na, K, Rb and Cs as well as compounds of the alkaline earth metals Mg, Ca, Sr and Ba come into question.
- - This results according to the invention, the cheap way, the function of promoters with the in the points
040 to044 described use of electrochemical activation by using the same chemical elements to interconnect.
Nanostrukturen: In Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation können Nanostrukturen auf der Targetoberfläche durch das Entstehen lokal höherer elektromagnetische Feldstärken an der Oberfläche - bedingt durch äußere Felder, attraktive Bildladungen und ponderomotorische Kräfte sowie elektromagnetische Schwingungsprozesse (siehe Punkt
- - Xerogel- und Aerogel-Schichten
- - oder Suspensionen aus oder mit Nanopartikeln
- - der Metalle Pd, Ag, Pt, Au und deren Legierungen,
- - aber auch Nanopartikel aus Ni und anderen Metallen
- - xerogel and airgel layers
- - or suspensions of or with nanoparticles
- - the metals Pd, Ag, Pt, Au and their alloys,
- - but also nanoparticles of Ni and other metals
Feldverstärkende Materialien: In Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation können in Verbindung mit dem Material des Targets
- - Dielektrika mit großen relativen Dielektrizitätskonstanten,
- - Ferroelektrika wie Bariumtitanat BaTiO3, Blei-Zirkonat-Titanat PbZrO3-PbTiO3 (PZT),
- - Pyroelektrika wie Turmalin, Lithiumtantlat LiTaO3, Polyvinilenfluorid (PVDF), Bleititanat PbTiO3, Bariumtitanat BaTiO3 (BTO); Lithiumniobat LiNbO3 u.a.,
- - Piezoelektrika wie Quarz SiO2, Bariumtitanat BaTiO3, Lithiumniobat, Galliumorthophosphat, piezoelektrische Dünnschichten aus ZnO, Aluminiumnitrit auf Silizium, piezoelektrische Karamiken, Polyvinylenfluorid (PVDF) u.a.,
- - katalytisch wirkende Dielektrika mit großer innerer Oberfläche, wie γ-Al2O3, Silikagel u.a. Finden Oberflächenkavitationsprozesse an den Grenzflächen zwischen Metallen/Oxiden und Dielektrika statt, unterliegen die Elektronen- und Teilchenjets aus kollabierenden Bläschen am Ort des Auftreffens (Impact) der feldverstärkenden Wirkung der Dielektrika, wodurch die Teilchenenergie steigt und die Wahrscheinlichkeit von HC-Übergängen erhöht wird.
- - Dielectrics with large relative dielectric constants,
- Ferroelectrics such as barium titanate BaTiO 3 , lead zirconate titanate PbZrO 3 -PbTiO 3 (PZT),
- Pyroelectrics such as tourmaline, lithium tantlate LiTaO 3 , polyvinyl fluoride (PVDF), lead titanate PbTiO 3 , barium titanate BaTiO 3 (BTO); Lithium niobate LiNbO 3, etc.,
- Piezoelectrics such as quartz SiO 2 , barium titanate BaTiO 3 , lithium niobate, gallium orthophosphate, piezoelectric thin films of ZnO, aluminum nitrite on silicon, piezoelectric caramics, polyvinyl fluoride (PVDF) and others,
- - Catalytically active dielectrics with a large inner surface, such as γ-Al 2 O 3 , silica gel, etc. If surface cavitation processes take place at the interfaces between metals / oxides and dielectrics, the electron and particle jets from collapsing bubbles are subject to the impact of the field-enhancing ones Effect of the dielectrics, which increases the particle energy and increases the probability of HC transitions.
Weitere Gestaltungsmöglichkeiten von Targets: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kaviation, bei dem als Targetmaterial neben reinen Metallen, leitfähigen Legierungen und katalytisch wirkenden Oxidschichten auch komplexere Strukturen zum Einsatz kommen, gekennzeichnet durch:
- - Verbundwerkstoffe aus den genannten Metallen/Metalloxiden mit Keramiken,
- - Komposite auf Kohlenstoffbasis mit Beimischungen aus den genannten Metallen und -oxiden,
- - Schlämme, Suspensionen, Pulver und Schüttungen aus Metallpartikeln und -oxiden,
- - gemischte Schüttungen aus Partikeln von Metallen und feldverstärkenden Dielektrika,
- - Metallschwämme mit großer innerer Oberfläche.
- - composites of said metals / metal oxides with ceramics,
- - composites based on carbon with admixtures of the said metals and oxides,
- - sludges, suspensions, powders and fillings of metal particles and oxides,
- mixed beds of particles of metals and field-enhancing dielectrics,
- - Metal sponges with a large inner surface.
Gasbeladung: Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitationsanregung, in dem das Kavitationsmedium
- -
Zirkulation des Kaviationsmediums 7 durch ein geschlossenes System aus Reaktionskammer und Konditionierungsgefäß12 , welches sich in Kontakt zur Trenngrenze zwischen flüssiger und Gasphase zur Regulierung des Gasdrucks der gelösten Gase befindet, - - kontrollierte Zufuhr von
H2 -Gas in-situ mittels elektrolytischer Wasserzerlegung oder alternativ aus einem Gasreservoir oderH2 -Feststoffspeicher, komplettiert durch Druckmesser M Sicherheitsventil und Bodenabzug, - - ein Betriebsregime unter 100 °C Betriebstemperatur und unter Normaldruck,
- - oder der Betrieb bei erhöhten Temperatur- und Druckwerten in einem geschlossenen System.
- - Circulation of the
cavitation medium 7 through a closed system of reaction chamber andconditioning vessel 12 which is in contact with the liquid-gas separation interface for regulating the gas pressure of the dissolved gases, - - controlled intake of
H 2 Gas in situ by means of electrolytic water separation or alternatively from a gas reservoir orH 2 Solid fuel storage, completed by pressure gauge M safety valve and bottom outlet, - an operating regime below 100 ° C operating temperature and under normal pressure,
- - or operating at elevated temperature and pressure values in a closed system.
Kombination von Kavitation mit elektrochemischer AnregungCombination of cavitation with electrochemical excitation
Elektrochemische Aktivierung, Stufe I: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, gekennzeichnet dadurch,
- - dass dem Kavitationsmedium Betriebslösungen aus einer separat betriebenen Elektrolysezelle zugeführt werden, die einen erhöhten Anteil von gelösten Gasen H2 und O2 sowie Wasserstoff- und Hydroxidradikale, H bzw. OH, Peroxid H2O2, Ozon O3, sowie angeregten Komplexen enthalten,
- - und als Elektrolyten Verbindungen von Alkali- oder Erdalkalionen zum Einsatz kommen. Insbesondere kommen für die Auswahl des Elektrolyten für die elektrochemische Aktivierung vorteilhaft infrage:
- - Basen von Alkali- und Erdalkalielementen, wie LiOH, NaOH, KOH, CsOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, Sr(OH)2, die zur Abscheidung von Sauerstoff an der Anode und Wasserstoff an der Kathode führen,
- - Salze der gleichen Elemente, wie Na2SO4, K2SO4, NaCl, KC1, KNO3 u.a., bei denen z. T. an der Anode anstelle von Sauerstoff u.U. auch andere Gase, wie Cl2, ausgeschieden werden,
- - Ammoniumchlorid NH4Cl, Tetraammoniumchlorid N(CH3)4Cl oder andere Salze, die einen hohen Wasserstoffanteil in der chemischen Zusammensetzung aufweisen und bei geeigneter Anregung einen besonders hohen Anteil von Wasserstoff in den Elektrolysegasen erzeugen.
- - That the Kavitationsmedium operating solutions are supplied from a separately operated electrolytic cell containing an increased proportion of dissolved gases H 2 and O 2 and hydrogen and Hydroxidradikale, H and OH, peroxide H 2 O 2 , ozone O 3 , and excited complexes .
- - And as the electrolyte compounds of alkali or alkaline earth metal ions are used. In particular, suitable for the selection of the electrolyte for the electrochemical activation are:
- Bases of alkali and alkaline earth elements, such as LiOH, NaOH, KOH, CsOH, Mg (OH) 2, Ca (OH) 2 , Sr (OH) 2 , which lead to the deposition of oxygen at the anode and hydrogen at the cathode,
- - Salts of the same elements, such as Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , NaCl, KCl, KNO 3, etc., in which z. T. at the anode instead of oxygen and other gases, such as Cl 2 , may be excreted,
- - Ammonium chloride NH 4 Cl, tetraammonium chloride N (CH 3 ) 4 Cl or other salts which have a high hydrogen content in the chemical composition and produce a particularly high proportion of hydrogen in the electrolysis gases with suitable excitation.
Bei der Auswahl von chemischer Verbindung und Konzentration des Elektrolyten werden bevorzugt Elemente gewählt, die entprechend Punkt
Elektrochemische Aktivierung, Stufe II: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, bei dem erfindungsgemäß dem Kaviationsmedium Betriebslösungen aus dem Kathodenraum, einer separat betriebenen, durch semipermeable Wand getrennten Elektrolysezelle, häufig als Katholyt bezeichnet, zugeführt werden.Electrochemical Activation, Stage II: Process for the generation of heat from the exothermic, metal grid-supported, electromagnetic condensation of hydrogen atoms by means of cavitation, in accordance with the invention the Kaviationsmedium operating solutions from the cathode compartment, a separately operated, separated by semipermeable wall electrolysis cell, often referred to as catholyte, respectively.
An der Kathode entstehen bei der elektrolytischen Wasserzersetzung mit basischen Elektrolyten Wasserstoff H2 und Hydroxylionen OH-, aus denen komplexere hydrierte Compounds wie H3O2 -. H5O3 -, H7O5 -, H9O7 - mit relativ langer Lebensdauer entstehen, aus denen wiederum hydrierte Elektronen und Hydroxyl-Radikale OH hervorgehen, die eine hohe Reaktivität besitzen. Aus H+-Ionen können durch Elektronenanlagerung Wasserstoffradikale H gebildet werden, die ihrerseits bei Kavitationsanregung in Rydbergzustände H* übergehen oder weitere Reaktionen eingehen, unter anderem langlebige angeregte Atom- und Molekülzustände bilden. Der erhöhte Anteil von gelöstem Wasserstoff im Katholyt führt bei Kavitationsanregung zur erhöhten Bildung von hochangeregten Wasserstoffatomen H*. Beide Prozesse erhöhen nachfolgend die Rate der Übergänge in HC-Zustände. Katholyt besitzt mit pH = 9,5 ... 12 und einem Redoxpotenzial von -700 ... -900 mV hohes reaktives Potenzial mit einer erwiesener Maßen langen Lebensdauer seiner spezifischen, insbesondere seiner katalytische Eigenschaften.At the cathode, electrolytic water decomposition with basic electrolytes produces hydrogen H 2 and hydroxyl ions OH - , from which more complex hydrogenated compounds such as H 3 O 2 - . H 5 O 3 - , H 7 O 5 - , H 9 O 7 - arise with a relatively long life, which in turn hydrogenated electrons and hydroxyl radicals OH arise, which have a high reactivity. Hydrogen radicals H can be formed from H + ions by electron attachment, which in turn pass into Rydberg states H * upon cavitation excitation or undergo further reactions, among others forming long-lived excited atomic and molecular states. The increased proportion of dissolved hydrogen in the catholyte leads to increased formation of highly excited hydrogen atoms H * upon cavitation excitation. Both processes subsequently increase the rate of transitions into HC states. With pH = 9.5 ... 12 and a redox potential of -700 ... -900 mV, catholyte has high reactive potential with a proven long lifetime of its specific, in particular its catalytic properties.
Elektrochemische Aktivierung, Stufe III: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, bei dem vorteilhaft die elektrochemische Aktivierung in-situ, d.h. unmittelbar in der Kavitationskammer erfolgt. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass
- -
Entweder das Target 8 gegenüberdem geerdeten Emitter 6 eine negative Vorspannung erhält, wenn die Reaktorkammer entsprechend - - zwischen negativ gepoltem
Target 8 unddem geerdeten Emitter 6 sich eine semipermeable Trennwand befindet, wie auf7a und7b) in den kathoden- bzw. anodennahen Teilen der Reaktinskammer befinden können, - - oder zwei, positiv und negativ gepolte, separate Targets (
8a und8b) in der durch eine semipermeable Wand geteilten Reaktionskammer befinden und der Emitter6 durch eine elastische Isolationsschicht vom Elektrolysestromfluss abgekoppelt ist - wie schematisch auf - - wobei in der Anordnung gemäß
Emitter 6 auch so angekoppelt sein kann, dass die Auslösung der Kavitation hauptsächlich in einem der beiden Segmente der Reaktionskammer stattfindet, vorzugsweise im Kathodenraum.
- - Either the target
8th opposite the groundedemitter 6 receives a negative bias when the reactor chamber accordingly - - between negatively poled target
8th and the groundedemitter 6 there is a semipermeable partition, as on7a and7b) may be located in the cathode or anode near parts of the Reaktinskammer, - - or two positive and negative poled, separate targets (
8a and8b) located in the reaction chamber divided by a semipermeable wall and theemitter 6 is decoupled from the Elektrolysestromfluss by an elastic insulating layer - as shown schematically - - In the arrangement according to
emitter 6 may also be coupled so that the triggering of cavitation takes place mainly in one of the two segments of the reaction chamber, preferably in the cathode compartment.
Das Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kaviation, kombiniert mit elektrochemischer Anregung in-situ zeichnet sich folgende Vorteile aus:
- - Die gewünschten kurzlebigen Radikale H und angeregten Wasserstoffatome H* als Vorstufen für HC-Übergänge werden direkt im Kavitationsraum gebildet und am Ort ihrer Entstehung dem Kavitationsprozess ausgesetzt,
- - es entstehen kontinuierlich neue Poren- und Bläschenkeime direkt an der Oberfläche der Elektrode, wodurch das Verhältnis von Oberflächen- zu Volumenkaviation langfristig aufrecht erhalten und im Vergleich zum Kavitationsbetrieb ohne Elektrolyse gesteigert werden kann, wodurch besonders günstige Voraussetzungen für HC-Übergänge beim Kollaps der Kavitationsbläschen in Oberflächennähe vorliegen,
- - selbst nach Rekombination der kurzlebigen Radikale H zu H2 nimmt das in-situ gebildete Wasserstoffgas, solange es gelöst im Kavitationsmedium verbleibt, weiter am Prozess der Bläschenkavitation teil und fördert so die in den Punkten
020 bis026 beschriebenen Prozesse.
- - The desired short-lived radicals H and excited hydrogen atoms H * as precursors for HC transitions are formed directly in the cavitation space and exposed to the cavitation process at their place of origin,
- - There are continuously new pore and bubble nuclei directly on the surface of the electrode, whereby the ratio of surface to volume cavitation maintained in the long term and can be increased compared to Kavitationsbetrieb without electrolysis, creating particularly favorable conditions for HC transitions in the collapse of Kavitationsbläschen are near the surface,
- - Even after recombination of the short-lived radicals H to H 2 , the in situ formed hydrogen gas, as long as it remains dissolved in the cavitation medium, continues to participate in the process of Bläschenkavitation and thus promotes the in the points
020 to026 described processes.
Kombination von Kavitation mit NachreaktionenCombination of cavitation with post-reactions
Rekombination von Elektrolysegas: Das Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, kombiniert einer in-situ Elektrolyse gemäß Punkt
Zum Einsatz kommen dafür Rekombinatoren nach Stand der Technik, wahlweise mit röhren- oder plattenförmigem Aufbau mit katalysatorbeschichteten Oberflächen, oder gefüllt mit entsprechend beschichteten Keramik-Pellets.Recombinators according to the prior art are used for this purpose, optionally with tubular or plate-like construction with catalyst-coated surfaces, or filled with correspondingly coated ceramic pellets.
Die im Verfahren nachgeschaltete Rekombination in flammenlosen Rekombinatoren erfüllt erfindungsgemäß eine vierfache Funktion:
- - Rückgewinnung eines Teils der für die Elektrolyse aufgewandten Elektroenergie in Form von Nutzwärme, wodurch die Effektivität des Verfahrens zur Wärmeerzeugung steigt,
- - Rückführung des bei der Rekombination anfallenden Kondensats in Form von
H2O (bzw. D2O) in das Kavitationsmedium, wodurch ein langfristig autarker Betrieb ermöglicht und Kosten gespart werden, - - Auffangen von Wasserstoff in SGW- oder
HC -Zuständen, der den Kavitationsraum mit dem Strom des Elektrolysegases verlassen hat, sich an den aktiven Oberflächen des Rekombinators festsetzt und dort exotherme Nachreaktionen auslöst, - - Vermeidung der Freisetzung von Elektrolysegasen an die Umwelt oder alternativ der Notwendigkeit ihrer gesonderten Speicherung in einem Gasspeicher.
- Recovery of part of the electric energy used for the electrolysis in the form of useful heat, whereby the efficiency of the process for heat generation increases,
- - Return of the resulting in the recombination condensate in the form of
H 2 O (or D 2 O) into the cavitation medium, which enables long-term autonomous operation and saves costs, - - catching hydrogen in SGW or
HC Conditions, which has left the cavitation space with the flow of the electrolysis gas, settles on the active surfaces of the recombiner and causes there exothermic post-reactions, - - Preventing the release of electrolysis gases to the environment or alternatively the need for their separate storage in a gas storage.
Kombination mit Gasentladungs-Nachreaktion: Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, kombiniert mit einer in-situ Elektrolyse gemäß Punkt
- - Anteile von Wasserstoff in SGW- oder HC-Zuständen, die mit dem Elektrolysegas den Kaviationsraum verlassen, werden in den Strukturen des Gasentladungsraumes aufgefangen und durch Einwirkung der Entladungsfilamente zu exothermen elektro-schwachen und elektro-starken Wechselwirkungen angeregt,
- - bereits angeregte Spezies und Radikale aus dem Kaviationsraum, wie im Punkten
024 ,31 sowie040 bis042 beschrieben, werden zu exothermen Übergängen in SGW- oder HC-Zustände angeregt, insbesondere wenn der Gasentladungsraum sich räumlich dicht an den Kaviationsraum anschließt, - - Teile des molekularen Wasserstoffs des Elektrolyseprodukts werden in Radikale aufgespalten, angeregt und gelangen ebenfalls durch exotherme Übergänge in SGW- oder HC-Zustände, insbesondere wenn im Entadungsraum die in den Punkten
033 und034 beschriebenen LENR- und Katalysatormaterialien sowie Wasserstoff speichernde Materialien zum Einsatz kommen. Die DBD-Entladung ist zur Auslösung der beschriebenen Nachreaktionen von Vorteil, da sie - - in den filamentären Mikroentladungen ein nicht-thermisches Plasma entsteht, mit hoher Elektronenenergie und Stromdichte, welches für die Anregungsprozesse besonders geeignet ist,
- - in Gasen unter Normal- oder Überdruck bereits bei Impulsspannungen unter 1000 Volt Entladungen ausgelöst werden
- - und wegen der geringen mittleren Stromstärke ein im Vergleich zu anderen Formen der Gasentladung geringer Energieaufwand zu ihrer Aufrechterhaltung erforderlich ist.
- - Shares of hydrogen in SGW or HC states that leave the Kaviationsraum with the electrolysis gas are collected in the structures of the gas discharge space and excited by the action of the discharge filaments to exothermic electro-weak and electro-strong interactions,
- - already excited species and radicals from the cavitation space, as in points
024 .31 such as040 to042 are described, are excited to exothermic transitions to SGW or HC states, especially when the gas discharge space is spatially close to the Kaviationsraum, - - Parts of the molecular hydrogen of the electrolysis product are split into radicals, excited and also pass through exothermic transitions into SGW or HC states, especially when in the discharge space in the points
033 and034 described LENR and catalyst materials and hydrogen storage materials are used. The DBD discharge is to trigger the described post-reactions of advantage, since they - - in the filamentary microdischarges a non-thermal plasma arises, with high electron energy and current density, which is particularly suitable for the excitation processes,
- - Be triggered in gases under normal or overpressure already at pulse voltages below 1000 volts discharges
- - And because of the low average current intensity compared to other forms of gas discharge low energy consumption is required for their maintenance.
Anregungstimulation
Der Teilkomplex
Elektromagnetische Ultraschallanregung: Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation werden zur Ultraschallanregung werden vorteilhaft
- - periodische elektrische Leistungsimpulse erzeugt und an den Piezogenerator geleitet,
- - die, abhängig von der gewählten Geometrie, dem Design der Reaktorkammer und den Betriebsparametern des Piezogebers, eine Wiederholungsfrequenz im Bereich von 10
kHz bis 2 MHz und Amplitude im Bereich von 100 V bis 1000 V haben können, - - eine harmonische oder impulsartige Form, letztere mit Anstiegsflanken im ns-Bereich, haben,
- - wahlweise im Dauerbetrieb oder getaktet angelegt werden,
- - wobei die Taktung der Anregung nach einem durch
den Teilkomplex 3 der Steuerung vorgegebenen Zyklus von überlappenden Betriebsphasen mit Kavitations-, Elektrolyse-, oder Nachreaktionsbetrieb und Pausen erfolgt.
- - generated periodic electrical power pulses and passed to the piezoelectric generator,
- which, depending on the selected geometry, the design of the reactor chamber and the operating parameters of the piezoelectric sensor, may have a repetition frequency in the range of 10 kHz to 2 MHz and amplitude in the range of 100 V to 1000 V,
- - have a harmonic or pulse-like shape, the latter with rising edges in the ns range,
- - either in continuous operation or clocked,
- - Wherein the timing of the excitation after one through the
subcomplex 3 the control predetermined cycle of overlapping operating phases with cavitation, electrolysis, or post-reaction and pauses takes place.
Mit diesen Maßnahmen werden folgende Ziele erreicht:
- - Anregung von elektronischen und phononischen Schwingungen im Metallgitter, ausgelöst durch die hochfrequenten Anteile der Anregung des piezoelektrischen Schallgebers
5 , - - optimale Nutzung von Nachwärmeeffekten und erforderlicher Kavitationspausen zur Regeneration des Targets, insbesondere für seine Besiedlung mit Bläschenkeimen,
- - zeitliche Koordinierung der elektromagnetischen und der akustischen Felder an der Targetoberfläche zur Verstärkung der exothermen, metallgittergestützten Prozesse. 047 Elektrochemische Anregung: Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation kombiniert, mit elektrochemischer Anregung in-situ, stellt der Anlagenkomplex
2 weiterhin die elektrischen Signale für die elektrochemische Anregung bereit, mit der wahlweise elektrochemische Ströme ausgelöst, verstärkt oder unterdrückt werden können, die vorteilhaft ausgelegt werden können als
- - steuerbare stationäre oder getaktete Gleichspannung im Bereich -30 V ... +30 V,
- - unipolare elektrische Impulse, die aus den hochfrequenten periodischen Leistungsimpulsen zur Kavitationsanregung gemäß Punkt (
47 ) abgeleitet sind und deren Amplitude und Phasenlage gegenüber den Leistungsimpulsen zur Kavitationsanregung durch die Steuerung (3 ) geregelt bzw. verschoben wird, - - Impulsspannung mit beliebiger Frequenz und gesteuerter Amplitude, die in einem unabhängigen Impulsgenerator erzeugt wird,
- - aus der Netzspannung von 50 Hz erzeugte gleichgerichtete Wechselspannung.
- - Excitation of electronic and phononic vibrations in the metal grid, triggered by the high-frequency components of the excitation of the
piezoelectric sounder 5 . - optimal use of residual heat effects and necessary cavitation pauses for the regeneration of the target, in particular for its colonization with bubble germs,
- - temporal coordination of the electromagnetic and acoustic fields at the target surface to enhance the exothermic, metal mesh-based processes. 047 Electrochemical Excitation: In the process of heat generation from the exothermic, metal-grid-supported, electromagnetic condensation of hydrogen atoms combined by means of cavitation, with electrochemical excitation in situ, represents the complex of
plants 2 continue to provide the electrical signals for the electrochemical excitation, with the optional electrochemical currents can be triggered, amplified or suppressed, which can be advantageously designed as
- - controllable stationary or clocked DC voltage in the range -30 V ... +30 V,
- - unipolar electrical impulses resulting from the high frequency periodic power pulses for cavitation excitation according to point (
47 ) and whose amplitude and phase position are opposite to the power pulses for cavitation excitation by the controller (3 ) is regulated or postponed, - Pulse voltage of any frequency and controlled amplitude generated in an independent pulse generator,
- - rectified AC voltage generated from the mains voltage of 50 Hz.
Die durch dem Teilkomplex (
- - Steuerung der Neubildungrate von Oberflächenbläschenkeimen sowie der Erzeugungsrate von H Radikalen an der Targetoberfläche infolge der elektrolytischen Wasserzerlegung während des Kavitationsbetriebes bereits bei vergleichsweise geringen elektrolytischen Strömen,
- - Verstärkte Bildung von Elektrolysegasen zur Spülung des Kaviationsmediums und Anschub der exothermen Reaktionen in den Nachreaktionsstufen (Punkte
043 und044 ) durch zeitweilige Verwendung größerer elektrolytischer Ströme, - - Steuerung der zeitlichen Korrelation zwischen den Kavitationsereignissen und der Erzeugung von H Radikalen mit seinen hochangeregten Zuständen H* durch den Einsatz phasengesteuerter impulsförmige elektrolytische Ströme,
- - Unterstützung der metallgittergestützen elektromagnetischen Prozesse gemäß Punkt
012 durch impulsförmige Anregung der Felder zur Auslösung elektrolytischer Ströme. 048 Kavitation als Stromquelle: Kommen im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation Metalle mit stark unterschiedlichem elektrochemischen Potenzial fürden Emitter 6 und das Target 8 , bzw. die Targets (8a und8b) in den Anordnungen gemäßim Teilkomplex 2 des Verfahrens besteht darin, die parasitäre Kapazität Cp des Targets8 gegenüberdem Emitter 6 mit einer parallel geschalteten Induktivität L und ggf. mit zusätzlicher Kapazität C als Schwingkreis aufzubauen, dessen Eigenfrequenz auf die hochfrequente Kavitationsanregung gemäß Punkt047 abgestimmt ist. Überlagert mit einer Gleichspannung, führt das zu einem mit der Anregungsfrequenz schwankenden elektrolytischen Stromflussim Kaviationsmedium 7 . Vorteil dieser Anordnung ist, dass die elektromagnetischen Schwingungen im Schwingkreis nur durch Verluste infolge des elektrolytischen Stromflusses gedämpft werden und die diversen elektromagnetischen metallgitterunterstützten Prozesse gemäß Punkt verstärkt werden.
- Controlling the rate of regeneration of surface nuclei as well as the rate of generation of H radicals at the target surface due to the electrolytic decomposition of water during cavitation, even at comparatively low electrolytic currents,
- - Increased formation of electrolysis gases to purge the Kaviationsmediums and increase the exothermic reactions in the post-reaction stages (points
043 and044 ) by temporarily using larger electrolytic currents, - Controlling the temporal correlation between the cavitation events and the generation of H radicals with its highly excited states H * through the use of phased pulsed electrolytic currents,
- - Support of metal grid-supported electromagnetic processes according to point
012 by pulsed excitation of the fields to trigger electrolytic currents. 048 Cavitation as a power source: In the process for generating heat from the exothermic, metal-grid-supported, electromagnetic condensation of hydrogen atoms by means of cavitation, metals with strongly different electrochemical potential for the emitter come6 and the target8th , or the targets (8a and8b) in the arrangements according tosubcomplex 2 of the method is the parasitic capacitance Cp of the target8th opposite theemitter 6 with a parallel-connected inductance L and possibly with additional capacitance C as a resonant circuit whose natural frequency on the high-frequency Kavitationsanregung according to point047 is tuned. Superimposed with a DC voltage, this leads to a fluctuating with the excitation frequency electrolytic current flow in thecavitation medium 7 , Advantage of this arrangement is that the electromagnetic oscillations in the resonant circuit only by losses attenuated as a result of the electrolytic current flow and the various electromagnetic metal lattice-assisted processes are amplified according to point.
Die hier beschriebenen Schwingungen im Schwingkreis der Kavitationszelle können bevorzugt
- - durch induktiv eingekoppelte hochfrequente Schwingung, abgeleitet aus der Spannungsquelle der Kavitationsanregung,
- - oder bereits durch den im Punkt
048 beschriebenen kavitationsgetriebenen impulsförmigen Stromfluss angeregt werden.
- by inductively coupled high-frequency oscillation, derived from the voltage source of the cavitation excitation,
- - or already by the point
048 described cavitation-driven pulse-shaped current flow are excited.
Kopplung mit der Anregung von Nachreaktionen: Zur Anregung von DBD-Gasentladungen zur Nachreaktion gemäß Punkt
Kühlung und KonditionierungCooling and conditioning
Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation ist der Teilkomplex
Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation erfolgt die Abführung der freigesetzten Wärme alternativ
- - durch Zirkulation des Kavitationsmediums zwischen den wärmeerzeugenden Komponenten - Kavitationskammer und Nachreaktionskammern -
im Teilkomplex 1 und dem Konditionierungsgefäß 12 im Teilkomplex 3 , welches die Wärme an die Flüssigkeit eines Wärmereservoirs abgibt, - - oder mit einem geeigneten Wärmeträger, der mittels Kühlschlange oder Kühlmantel, die thermisch an das Reaktorgehäuse gekoppelt sind, die freigesetzte Wärme aufnimmt und sie in das Wärmereservoir transportiert .
- - By circulation of Kavitationsmediums between the heat-generating components - cavitation chamber and Nachreaktionskammern - in the
sub-complex 1 and theconditioning vessel 12 in thesubcomplex 3 , which releases the heat to the liquid of a heat reservoir, - - Or with a suitable heat carrier, which by means of cooling coil or cooling jacket, which are thermally coupled to the reactor housing, absorbs the heat released and transported them into the heat reservoir.
Erfindungsgemäß kann die unvermeidliche Wärmefreisetzung durch elektrische Verluste bei der Erzeugung der elektrischen Anregungsspannungen und -ströme im Teilkomplex
Konditionierung des Kavitationsmediums: Die Trenngrenze zwischen der flüssigen Phase des Kavitationsmediums und der Gasphase befindet sich beim Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitationsanregung mit elektrochemischer Anregung in-situ sowie angekoppelter Nachreaktionskammer an der Grenze zwischen Kavitations- und Nachreaktionskammer. Der Gasdruck über dem Kavitationsmedium ist somit gleich dem Gasdruck in der/den Nachreaktionskammer(n). Erfolgt der Wärmetransport durch Zirkulation des Kavitationsmediums über das Konditionierungsgefäß (Punkt
Erfolgt der Wärmetransport mit einem anderen Wärmeträger, so wird das Konditionierungsgefäß separat mittels Wärmeschleife mit dem flüssigen Kavitationsmedium und der Gasphase verbunden.If the heat transfer with another heat transfer medium, the conditioning vessel is connected separately by means of heat loop with the liquid cavitation medium and the gas phase.
Kontrolle und SteuerungControl and control
Im Verfahren zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützen, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation umfasst der Teilkomplex
Messdatenerfassung: Erfasst werden, jeweils mit einem oder mehreren Sensoren
- - Temperaturen in der Kavitationskammer, den Nachreaktionskammer, im Wärmereservoir,
- - Ströme und Spannungen der Kavitations-, Entladungs- und elektrochemischen Anregung,
- - Druck in der Gasphase oder
im Konditionierungsgefäß 12 - - und bei Bedarf weitere Parameter.
- Temperatures in the cavitation chamber, the post-reaction chamber, in the heat reservoir,
- - currents and voltages of cavitation, discharge and electrochemical excitation,
- Pressure in the gas phase or in the
conditioning vessel 12 - - and further parameters if required.
Steuerung: Gesteuert werden
- - Ströme und Spannungen der Kavitations-, elektrochemischen- und Gasentladungs-Anregung,
- - Durchflussgeschwindigkeit der Kühlung/ Wärmeabfuhr,
- - bei Bedarf weitere Größen.
- - currents and voltages of the cavitation, electrochemical and gas discharge excitation,
- Flow rate of cooling / heat removal,
- - other sizes if required.
Im Verfahren zur Wärmeerzeugung durch Energiefreisetzung aus der exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, unterstützt durch elektrolytische Anregung in-situ (Punkt
Unkontrollierte Leistungsexkursionen können dadurch vermieden werden.Uncontrolled Leistungssexkursionen can be avoided.
Darüber hinaus bestehen weitere Steuerungsmöglichkeiten der Wärmefreisetzung
- - in der Variation der Zufuhr elektrischer, impulsförmiger Leistung in den piezoelektrischen Generator von Ultraschallschwingungen,
- - sowie in der Steuerung der Amplitude der Hochspannungsimpulse an der DBD-Gasentladung.
- in the variation of the supply of electrical, pulsed power into the piezoelectric generator of ultrasonic vibrations,
- - As well as in the control of the amplitude of the high voltage pulses at the DBD gas discharge.
III. Beschreibung einer Anordnung zur Nutzung des VerfahrensIII. Description of an arrangement for using the method
Aufbau: Eine kompakte Anordnung zur Umsetzung des Verfahrens zur Wärmeerzeugung aus der exothermen, metallgittergestützten, elektromagnetischen Kondensation von Wasserstoffatomen mittels Kavitation, kombiniert mit elektrolytischer Anregung in-situ und anschließender Nachbehandlung ist auf Bild
Das Gehäuse der Reaktionskammer
Arbeitsweise der Kavitationskammer: Die Anordnung auf
- -
Der stabförmige Emitter 6 nimmt die Schwingungen des piezoelektrischenGenerators 5 auf und leitet auf der gesamten Länge Druckschwankungen indas Kaviationsmedium 7 , in dem Bläschenkavitation ausgelöst werden. Aufgrund der Röhrenform des metallischen Targets8 , und des geringen Abstands zwischen Emitter und Target, wird ein großer Teil der Kavitationsereignisse an den Gasbläschen dicht an der inneren Oberfläche oder an den Oberflächenbläschen am Target stattfinden, wodurch in dieser Anordnung ein günstiges Verhältnis zwischen Oberflächen- zu Volumenkavitation erreicht wird (Punkt024 ). - - Das Grundmaterial des Targets ist aus einem der in Punkt
033 genannten Metalle oder Legierungen, insbesondere solche mit hohem Elastizitätskoeffizienten und guter elektrischer Leitfähigkeit gefertigt, so dass Schwingungen des Targetkörpers und induzierte Ströme wenig gedämpft werden (Punkte028 ,029 ,031 ). Der Targetkörper ist nur an seinem oberen Ende in der Wand des Gehäuses punktuell verankert, was der Ausbildung von mechanischen Schwingungen t im Targetkörper dient. - - Die Oberfläche des Targets ist mit einer Metalloxidschicht gemäß Punkt
034 beschichtet, die Eigenschaften eines Katalysators zur Unterstützung der Bildung von H-Radikalen besitzt. - - Durch die kreisförmigen Öffnungen im Metallkörper des röhrenförmigen Targets
8 besteht an vielen Stellen Verbindung zwischen dem Kavitationsmedium im Raum zwischenEmitter 6 und Target 8 und dem im Raum zwischenTarget und Gehäusewand 9 . Bei der Ausbreitung der Schallwellen strömtdas Kavitationsmedium 7 mit schnellen Richtungswechseln im Takt der lokalen Druckschwankungen durch diese Verbindungsöffnungen, wodurch zusätzlich oberflächennahe Kavitationsereignisse an der ringförmigen Öffnung im Metallkörper ausgelöst werden. - - Bereits infolge der normalen Schallabsorption im Kaviationsmedium, vor allem aber auch infolge der Freisetzung von Überschusswärme durch die metallgitterunterstützten exothermen Prozesse (Punkte
024 bis026 ) kommt es zur Erwärmung des Kaviationsmediums und zu einem thermisch bedingten Auftrieb (Kamineffekt), der dem Kavitationsmediumim röhrenförmigen Target 8 Auftrieb verleiht und dieses durch Öfnnungen im oberen Bereich indas Kavitationsgefäß 12 übertreten lässt. Kälteres Kavitationsmedium strömt im unteren Bereich aus dem Konditionierungsgefäß zurück in die Reaktionskammer, wo es durch eine ringförmige Sperre aus Iolatormaterial23 vorzugsweise in den inneren Raumbereich zwischen Emitter6 und Target 8 gelenkt wird und in diesem hochsteigt. Dieser Schwerkraft-Kreislauf sorgt für den Wärmetransport aus dem Kavitationsraum, in dem die Überschusswärme entsteht, in das Kavitationsgefäß, welches zugleich ein Wärmespeicher ist, ausdem mittels Wärmetauscher 13 Wärme zur Nutzung abgezogen werden kann.
- - The rod-shaped
emitter 6 takes the vibrations of thepiezoelectric generator 5 on and leads over the entire length pressure fluctuations in theKaviationsmedium 7 in which bubble cavitation is triggered. Due to the tubular shape of the metallic target8th , and the small distance between emitter and target, a large part of the cavitation events will take place on the gas bubbles close to the inner surface or to the surface bubbles on the target, whereby a favorable ratio between surface and volume cavitation is achieved in this arrangement (Item024 ). - - The base material of the target is one of the in point
033 said metals or alloys, in particular those having a high coefficient of elasticity and good electrical conductivity made, so that vibrations of the target body and induced currents are little attenuated (points028 .029 .031 ). The target body is anchored selectively only at its upper end in the wall of the housing, which serves to form mechanical vibrations t in the target body. - - The surface of the target is covered with a metal oxide layer
034 coated, which has properties of a catalyst for promoting the formation of H radicals. - Through the circular openings in the metal body of the tubular target
8th There is a connection between the cavitation medium in the space between the emitter inmany places 6 and Target8th and in the space between the target and thehousing wall 9 , As the sound waves propagate, the cavitation medium flows7 with rapid changes of direction in time with the local pressure fluctuations through these connection openings, which additionally trigger near-surface cavitation events at the annular opening in the metal body. - - Already as a result of the normal sound absorption in Kaviationsmedium, but above all, as a result of the release of excess heat by the metal-lattice-assisted exothermic processes (points
024 to026 ) there is heating of the Kaviationsmediums and a thermally induced buoyancy (chimney effect), the cavitation medium in the tubular target8th It gives buoyancy and this through openings in the upper area in thecavitation vessel 12 let it pass. At the bottom, colder cavitation medium flows from the conditioning vessel back into the reaction chamber, where it passes through an annular barrier oflaminator material 23 preferably in the inner space betweenemitter 6 and Target8th is steered and rises in this. This gravity circuit ensures the heat transport from the cavitation room, in which the surplus heat is generated, into the cavitation vessel, which at the same time is a heat store, out of which by means of aheat exchanger 13 Heat can be deducted for use.
Elektrolytische Anregung: Das Kavitationsmedium
Eine Kapazität C leitet das Hochfrequenzsignal zur Masse ab, so dass der Metallkörper des Targets
Flammenlose Rekombination: In der Rekombinationskammer
Die auf
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 -1 -
- Teilkomplex des Verfahrens mit Reaktionskammer und Nachreaktionskammer(n)Subcomplex of the process with reaction chamber and post-reaction chamber (s)
- 2 -2 -
- Teilkomplex des Verfahrens zur Bereitstellung der elektromagnetischen - sowie UltraschallanregungPartial complex of the method for providing electromagnetic and ultrasonic excitation
- 3 -3 -
- Teilkomplex des Verfahrens zur Aufbereitung des Kavitationsmediums und Auskopplung der WärmePartial complex of the process for the preparation of the cavitation medium and extraction of the heat
- 4 -4 -
- Teilkomplex des Verfahrens zur Kontrolle der Prozessparameter und Steuerung des BetriebesPartial complex of the process parameter control and operation control
- 5 -5 -
- piezoelektrischer Ultraschallgeneratorpiezoelectric ultrasonic generator
- 6 -6 -
- Grundkörper zur Schallübertragung in das Kavitationsmedium, bezeichnet als EmitterBasic body for transmitting sound into the cavitation medium, referred to as emitter
- 7 -7 -
- Kavitationsmedium (bei mehreren Medien entsprechend 7a, 7b, ...)Cavitation medium (for several media according to 7a, 7b, ...)
- 8 -8th -
- Target (bei mehreren Targets entsprechend 8a, 8b, 8c, ...)Target (for multiple targets according to 8a, 8b, 8c, ...)
- 9 -9 -
- Gehäuse des Kavitationsraumes aus IsolatormaterialHousing of cavitation space made of insulating material
- 10 -10 -
-
Trennmembran/Trennwand, transparent für elektrolytischen Stromfluss (
10a) oder für Ultraschall schwingungen (10b)Separating membrane / partition, transparent for electrolytic current flow (10a) or for ultrasonic vibrations (10b) - 11 -11 -
- Thermische IsolationThermal insulation
- 12 -12 -
- Metallgehäuse der GesamtanlageMetal housing of the entire system
- 13 -13 -
- Konditionierungsgefäßconditioning vessel
- 14 -14 -
- Reservoir für KaviationsmediumReservoir for cavitation medium
- 15 -15 -
- Dosiereinrichtung für KavitationsmediumDosing device for cavitation medium
- 16 -16 -
- Flüssigkeitspregel, Trenngrenze zum GasmediumFluid gap, separation limit to the gas medium
- 17 -17 -
- Nachreaktionskammer mit beschichteten Al2O3-Pellets zur RekombinationPost-reaction chamber with coated Al 2 O 3 pellets for recombination
- 18 -18 -
- DBD-GasentladungsraumDBD gas discharge space
- 19 -19 -
- Dielektrikumdielectric
- 20 -20 -
- Gegenelektrode (Elektrode im Dielektrikum)Counter electrode (electrode in the dielectric)
- 21 -21 -
- Gasventil und SicherheitsventilGas valve and safety valve
- 22 -22 -
- Manometermanometer
- 23 -23 -
- Trennring aus IsolatormaterialSeparating ring made of insulating material
- 24 -24 -
- Thermische Isolation der gesamten AnlageThermal insulation of the entire system
- 25 - 25 -
- schalltransparente Folie zur Trennung von Anoden- und Kathodengassound-transparent film for the separation of anode and cathode gas
- 26 -26 -
- Kathodengascathode gas
- 27 -27 -
- Anodengasanode gas
Liste der verwendeten AbkürzungenList of abbreviations used
- BECBEC
- Bose-Einstein-KondensatBose-Einstein condensate
- COPCOP
- Coefficient of PerformanceCoefficient of performance
- DBDDBD
- Dielectric Barrier DischargeDielectric Barrier Discharge
- EZEZ
- Elektrolysezelleelectrolysis cell
- HCHC
- Hydrogen ClusterHydrogen Cluster
- LENRLENR
- Low Energy Nucler ReactionsLow Energy Nucler Reactions
- MSRMSR
- Mess-, Steuer- und RegeltechnikMeasuring and control technology
- SGWSGW
- Stark Gebundener WasserstoffHeavily Tied Hydrogen
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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