DE1617272C - Verfahren zur Erzeugung von Warme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Systeme mit Oxydations- Lithium oder einem lithiumhaltigen Brennstoff in

mitteln und Brennstoffen, insbesondere ein System einem Treibmittelsystem, welches für Torpedos, mit einem Oxydationsmittel und einem Brennstoff für Raketen u. dgl. geeignet ist. Dieses Oxydationsmittel

einen Wärmegenerator unter Verwendung von Schwe- hat mit Lithium eine berechnete Leistung, die beispielsfelhexafiuorid als Oxydationsmittel, welches mit 5 weise der von Wasserstoffperoxyd, bezogen auf das

Lithium oder anderen Alkalimetallen und/oder Metall- Gewicht, äquivalent und, bezogen auf das Volumen,

mischungen mit hoher Wärmeenergiekapazität, die überlegen ist.

gelagert oder sofort zur Weiterverwendung aus- Schwefelhexafluorid ist besonders vorteilhaft, wenn gezogen werden können, reagiert. . Vorrichtungen Triebmittel benötigen, die in der Lage • Die Erfindung ist insbesondere dazu geeignet, das io sind, bei einem gegebenen Gewicht große Wärme Bedürfnis nach Wärmegeneratoren zu befriedigen, freizusetzen und die bei Normaltemperaturen lange die hohe Wärmeenergie mit geregelter Rate einer lagerfähig sind. Derartige Faktoren sind beispielsweise Arbeitsflüssigkeit zuführen können, welche durch bei der Verwendung in Torpedos und Rakten kritisch, einen kompakten Behälter in getrennten Kanälen oder Schwefelhexafluorid bietet also für einen lithium-Rohren fließt, die in der reagierenden Masse ein- 15 haltigen Brennstoff ein hohes Wärme-Freisetzungsgebettet sind, welche vollständig getrennt und ab- potential, zusammen mit sicheren Handhabungs- und geschlossen ist, was eine einfache Wärmeentnahme Verwendungseigenschaften und guter Lagerungsfähigzur Weiterverwendung ermöglicht. Es gibt viele An- keit unter Druck in Form eines verflüssigten Gases. Wendungsmöglichkeiten, die chemisch erzeugte Wärme Auch kann Schwefelhexafluorid ohne Gefahr oder erfordern, aber die meisten Chemikalien setzen ent- 20 Unannehmlichkeiten eingeatmet werden. Der sich weder unerwünschte gasförmige Produkte frei, regen hieraus ergebende Sicherheitsfaktor ist besonders unerwünschte spontane Nebenreaktionen an, die wichtig, da Torpedos oder Raketen nahe bei Beunkontrollierbar sind, oder weisen einfach nicht die dienungsmannschaften gelagert werden müssen, beierforderliche Wärmeenergie auf. Raketen, Satelliten spielsweise in Unterseebooten und es wesentlich ist, und Torpedos sind wenige Beispiele für Anwendungen, 25 daß die Mannschaften vor Gefahren geschützt sind, die Treibmittel mit hoher Wärmekapazität erfordern, die sich aus einem Auslaufen des Treibmittels ergeben die keine Gase bilden und die mit geregelter pe- können.

schwindigkeit zur Umsetzung gebracht werden können, Ziel der Erfindung ist daher die chemische Erwährend sie von den Arbeitsflüssigkeiten getrennt zeugung von Wärme mit geregelter Geschwindigkeit, sind. Auch bei der direkten Umwandlung von Wärme- 3° und die Erfindung besteht darin, daß Schwefelhexaelektrizität in thermoelektrischen Geräten bietet die fluorid mit Lithium oder Lithiumlegierungen als Erfindung hervorragende Möglichkeiten als Wärme- Brennstoff unter Bildung von Lithiumsulfid und quelle. ..·... Lithiumfluorid als feste Reaktionsprodukte umgesetzt

Bisher war es im allgemeinen notwendig, besondere wird.

Druckerzeugungsmittel zur Bewirkung einer Bewegung 35 Das als Oxydationsmittel für den lithiumhaltigen des Oxydationsmittels in die Reaktionskammer eines Brennstoff dienende Schwefelhexafluorid ist sicher, . Wärmegenerators bei Geräten wie Torpedos, Raketen kann leicht gelagert werden und liefert ein hohes u.dgl. zu verwenden. Derartige Vorrichtungen er- -Wärmeverhältnis pro Gewichts- und/oder Volumforderten beispielsweise Pumpen, und. unlängst die einheit.

Verwendung eines Mediums, welches von außen aus 40 Das erfindungsgemäße System mit Schwefelhexa-

. der umgebenden Luft, oder dem Wasser entnommen fluorid als Oxydationsmittel und einem lithiumhaltigen

wurde. Durch die Erfindung werden nunmehr Druck- Brennstoff läßt sich auf einfache Weise durch Regu-

erzeugungsmittel geschaffen, die von einem Träger lierung des Oxydationsmittelzuflusses regeln,

getragen werden, der durch eine Wärmemaschine- Die Verwendung des erfindungsgemäßen Oxy-

turbine, ein thermoelektrisches Gerät oder einen 45 datiönsmittels mit einem Brennstoff vom Lithiumtyp

Reaktionsmotor angetrieben ist, um eine unabhängige läßt sich durch folgende Reaktionsgleichung als

Energieerzeugungsanlage zu schaffen. Erfindungs- Beispiel wiedergeben:

gemäß wird Schwefelhexafluorid als Oxydationsmittel- 8 Li 4- SF -> Li S 4- 6 LiF

komponente eines Treibmittelbrennstoffes vorgeschla-' V²

gen, welcher in Verbindung mit unähnlichen Leitern 50 . Bei der Reaktion werden, wenn sie einmal gestartet

oder getrennten fließfähigen Arbeitsstoffen, wie Wasser, ist, keine gasförmigen Produkte freigesetzt, und das

Quecksilber, Wasserstoff u.dgl., die Brauchbarkeit in Dampfform zugeführte SF₆ wird vollständig in ein

unabhängiger Energieerzeugungsanlagen erhöht. festes Produkt umgewandelt.

Schwefelhexafluorid (SF₈). ist ein beständiges, ge- Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß

ruchloses, nicht toxisches, leicht kondensierbares Gas. 55 sie eine Wärmequelle jeder gewünschten Größe bietet,

Dieser Stoff kann als Flüssigkeit gelagert werden, die einfach durch den Zufluß von SF₆ zum Brennstoff

kann jedoch der Reaktionskammer unter seinem geregelt werden kann.

eigenen Dampfdruck zugemessen werden, so daß die Diese Wärmequelle kann zum Antrieb eines Gerätes, üblichen Brennstoffpumpen und andere Mittel für den wie eines Torpedos dienen, indem eine fließfähige Transport oder das Unter-Druck-Setzen des Oxy- 60 Arbeitssubstanz, wie Wasser, Quecksilber, H₂ od. dgl., datiönsmittels überflüssig werden. Die Verwendung durch das stationäre Bett der Reagenzien und/oder von Treibmitteln mit Schwefelhexafluorid als Oxy- Produkte fließt und die Wärme aus der Quelle abzieht, dationsmittelkomponente macht es möglich, Vor- Der fließfähige Arbeitsstoff wird auf diese Weise Verrichtungen zu verwenden, die einen konstanten dampft und in mechanische Energie umgewandelt, Schwerpunkt beibehalten, wenn sie zweckmäßig aus- 65 indem er durch eine Turbine, eine Maschine oder balanciert sind. einen Reaktionsmotor entspannt wird. Leiter oder

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung besteht Halbleiter aus unähnlichen Materialien können in das

in der Verwendung von SF„ in Kombination mit stationäre Bett eingebracht werden, um die Wärme

als elektromotorische Kraft zur direkten Erzeugung von Elektrizität für derartige Antriebe auszunützen.

Die pro Kilo Brennstoff plus Oxydationsmittel freigesetzte Wärme beträgt in diesem Fall 3627 kcal. Die Handhabungseigenschaften des Oxydationsmittels sind, wie angegeben, sicher, und der Dampfdruck des Oxydationsmittels bei 25° C beträgt 24 kg/cm². Das spezifische Gewicht von flüssigem Schwefelhexafluorid beträgt bei 25°C 1,332.

Um die Reaktion zwischen dem Brennstoff und dem Oxydationsmittel beschleunigt zu starten, kann eine kleine Menge Wasser, Wasserstoff oder Säure oder eines ähnlichen Beschleunigers zugesetzt werden, der sich rasch mit Lithium kombiniert, bevor das Schwefelhexafluorid in der speziellen Geschwindigkeit, die zur Erzeugung einer speziell gewünschten Wärmemenge erforderlich ist, zugeführt wird.

Beispiele für Brennstoffe vom Lithiumtyp, die mit dem erfindungsgemäßen Oxydationsmittel verwendet werden können, sind Lithium, Legierungen von Lithium und Aluminium, die bis zu 50% Aluminium enthalten, Legierungen von Lithium und Natrium, die bis zu 25°/o Natrium enthalten, Legierungen von Lithium mit anderen Leichtmetallen, wie Beryllium, Magnesium, Kalium und Calcium, sowie Lithiumlegierungen, die zwei oder mehrere der obigen Leichtmetalle enthalten.

Lithium-Aluminium-Legierungen sind besonders wichtig infolge ihres verbesserten Leistungspotentials, z. B., wenn es auf Volumenbasis bezogen wird. Wenn Lithium 50 % der Legierung ausmacht, können die anderen Bestandteile Aluminium, Magnesium, Beryllium, Calcium, Natrium und Kalium sein.

Die Erfindung schafft ein aus Brennstoff und Oxydationsmittel bestellendes System, welches ausgeprägte Vorteile hinsichtlich der Wärmefreisetzung pro Gewichts^ und Volumeinheit bietet, leicht nach Wunsch geregelt werden kann und auch verbesserte Lagerungsund Handhabungseigenschaften in bezug auf das Oxydationsmittel aufweist. Außerdem bietet auch die Tatsache, daß das Schwefelhexafluorid ohne Schaden oder Unbequemlichkeiten eingeatmet werden kann, einen ausgeprägten Vorteil, wenn eine Bedienungsmannschaft in der Nähe des Lagerungsortes des Oxydationsmittels arbeiten muß. '

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur chemischen Erzeugung von Wärme mit geregelter Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefelhexafluorid mit Lithium oder Lithiumlegierungen als Brennstoff Unter Bildung von Lithiumsulfid und Lithiumfluorid als feste Reaktionsprodukte umgesetzt wird. ■

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beschleunigung der Reaktion dem Brennstoff vor der Zuführung. des Schwefelhexafluorids eine kleine Menge eines fließfähigen Brennstoffbeschleunigers zugesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lithiumlegierung verwendet wird, die Aluminium, bis zu 25% Natrium, Beryllium, Magnesium, Kalium und Calcium einzeln oder gemischt enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß. die Lithiumlegierung mindestens 50% Lithium enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lithiumlegierung verwendet wird, die im wesentlichen aus Lithium und bis zu 50% Aluminium besteht.