RU2167958C2 - Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen - Google Patents
Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167958C2 RU2167958C2 RU99111975/12A RU99111975A RU2167958C2 RU 2167958 C2 RU2167958 C2 RU 2167958C2 RU 99111975/12 A RU99111975/12 A RU 99111975/12A RU 99111975 A RU99111975 A RU 99111975A RU 2167958 C2 RU2167958 C2 RU 2167958C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cathode
- anode
- hole
- oxygen
- hydrogen
- Prior art date
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области физико-химических технологий получения тепловой энергии, водорода и кислорода. The invention relates to the field of physicochemical technologies for the production of thermal energy, hydrogen and oxygen.
Известно устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода при электролизе воды, содержащее корпус, в котором смонтированы низковольтные, но высокотемпературные электролитические ячейки, в которых вода разлагается на водород и кислород (Иванов В.С., Серебрянский Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением.- М.-Л.: Энергоиздат, 1965, с. 107 - 111). A device is known for producing thermal energy, hydrogen and oxygen during electrolysis of water, comprising a housing in which low-voltage, but high-temperature electrolytic cells are mounted in which water is decomposed into hydrogen and oxygen (Ivanov V.S., Serebryansky F.Z. Gas-oil generator facilities with hydrogen cooling.- M.-L.: Energoizdat, 1965, p. 107 - 111).
Недостатком этого устройства является то, что для получения водорода и кислорода используется только процесс электролитической диссоциации молекул воды и не используется процесс термической ее диссоциации. The disadvantage of this device is that for the production of hydrogen and oxygen, only the process of electrolytic dissociation of water molecules is used and its thermal dissociation is not used.
Известно также устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащее корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательны полюсом источника питания (GB 1139614 A, 08.01.1969). It is also known a device for producing thermal energy, hydrogen and oxygen, comprising a housing made of a dielectric material with a through hole, an interelectrode chamber, nozzles for input and output of a working solution, an anode connected to the positive pole of the power source, and a cathode connected to negative power supply pole (GB 1139614 A, 01/08/1969).
Недостатком такого устройства является использование только процесса электролитической диссоциации молекул воды. The disadvantage of this device is the use of only the process of electrolytic dissociation of water molecules.
Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в получении тепловой энергии путем нагрева раствора с помощью плазмы и получении водорода и кислорода путем электролитического и термического разложения воды одновременно. The technical result achieved in the claimed invention is to obtain thermal energy by heating the solution using plasma and to produce hydrogen and oxygen by electrolytic and thermal decomposition of water at the same time.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для получения тепловой энергии, водорода и кислорода, содержащем корпус, изготовленный из диэлектрического материала, со сквозным отверстием, межэлектродную камеру, патрубки для ввода и вывода рабочего раствора, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, и катод, соединенный с отрицательным полюсом источника питания, согласно изобретению, корпус с осевым отверстием имеет нижний цилиндроконический прилив, нижнюю крышку, образующую совместно с корпусом межэлектродную камеру, разделенную цилиндроконическим приливом корпуса на сообщающиеся между собой в нижней части анодную и катодную полости, плоский кольцевой анод с отверстиями расположен в анодной полости, стержневой катод, выполненный из тугоплавкого материала, с тугоплавкой защитной втулкой вставлен в диэлектрический стержень с наружной резьбой, посредством которой он введен в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в нижней крышке и центрирован у входа в отверстие тугоплавкой втулки, диаметр которой меньше диаметра цилиндрического катода, патрубок для ввода рабочего раствора расположен на боковой цилиндрической поверхности нижней крышки и в средней части анодной полости, патрубки для вывода кислорода установлены в верхней части анодной полости, патрубки для вывода водорода установлены в верхней части катодной полости, патрубок для вывода парогазовой смеси установлен в сквозном осевом отверстии корпуса. The specified technical result is achieved in that in a device for generating thermal energy, hydrogen and oxygen, comprising a housing made of dielectric material with a through hole, an interelectrode chamber, nozzles for input and output of a working solution, an anode connected to the positive pole of the power source, and a cathode connected to the negative pole of the power source according to the invention, the housing with an axial hole has a lower cylindrical tide, a lower cover, forming together with the housing an electrode chamber divided by a cylindrical-conical tide of the housing into anode and cathode cavities communicating with each other in the lower part, a flat annular anode with holes located in the anode cavity, a rod cathode made of refractory material, with a refractory protective sleeve inserted into an dielectric rod with an external thread, by which it is introduced into the interelectrode chamber through a threaded hole in the bottom cover and centered at the entrance to the hole of the refractory sleeve, the diameter of which is smaller than the diameter of the cylinder cathode, the nozzle for introducing the working solution is located on the lateral cylindrical surface of the lower cover and in the middle part of the anode cavity, nozzles for oxygen output are installed in the upper part of the anode cavity, nozzles for hydrogen output are installed in the upper part of the cathode cavity, the nozzle for outputting the gas mixture in the through axial hole of the housing.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен общий вид устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the device.
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала с осевым отверстием 2 и цилиндрическим приливом 3, нижнюю крышку 4, образующую совместно с корпусом нижнюю межэлектродную камеру 5, анодную 6 и катодную 7 полости, кольцевой анод 8 с отверстиями, соединенный с положительным полюсом источника питания, стержневой катод 9, соединенный с отрицательным полюсом источника питания, защищен от перегрева трубкой 10 из тугоплавкого материала и размещен в диэлектрическом стержне 11, вводимом в межэлектродную камеру 5 через резьбовое отверстие 12 крышки 4 и центрируемый у входа в отверстие втулки 13 из тугоплавкого материала, вставленной в сквозное отверстие 2 корпуса 1, патрубок 14 для ввода в устройство рабочего раствора, патрубки 15 для вывода кислорода из анодной полости, патрубки 16 для вывода водорода из катодной полости и патрубок 17 для вывода парогазовой смеси. A device for producing thermal energy, hydrogen and oxygen contains a housing 1 made of a dielectric material with an axial bore 2 and a cylindrical tide 3, a lower cover 4, which together with the housing forms a lower interelectrode chamber 5, the anode 6 and the cathode 7 of the cavity, an annular anode of 8 s holes connected to the positive pole of the power source, the rod cathode 9 connected to the negative pole of the power source is protected from overheating by a tube 10 of refractory material and is placed in a dielectric rod 11, introduced into the interelectrode chamber 5 through the threaded hole 12 of the cover 4 and centered at the entrance to the hole of the sleeve 13 of refractory material inserted into the through hole 2 of the housing 1, a pipe 14 for introducing a working solution into the device, a pipe 15 for removing oxygen from the anode cavity , nozzles 16 for outputting hydrogen from the cathode cavity and nozzle 17 for outputting the vapor-gas mixture.
Диэлектрический стержень 11 вместе с катодом 9 за счет резьбового отверстия 12 в крышке 4 и своей наружной резьбы имеет возможность регулировать величину зазора S между цилиндрическим катодом 9 и отверстием во втулке 13 из тугоплавкого материала. Катод 9 фокусируется у входа в отверстие втулки 13 на величину S = 0,2...1,0d (где d - диаметр отверстия во втулке 13). Соотношение диаметра D цилиндрической части катода 9 и диаметра d отверстия втулки 13 определяется коэффициентом центрирования катода Kc, изменяющимся в пределах 1,3 < Kc < 1,7.The dielectric rod 11 together with the cathode 9 due to the threaded hole 12 in the cover 4 and its external thread has the ability to adjust the gap S between the cylindrical cathode 9 and the hole in the sleeve 13 made of refractory material. The cathode 9 is focused at the entrance to the hole of the sleeve 13 by the amount S = 0.2 ... 1.0d (where d is the diameter of the hole in the sleeve 13). The ratio of the diameter D of the cylindrical part of the cathode 9 and the diameter d of the hole of the sleeve 13 is determined by the centering coefficient of the cathode K c , varying within 1.3 <K c <1.7.
Устройство для получения тепловой энергии, водорода и кислорода работает следующим образом. A device for producing thermal energy, hydrogen and oxygen works as follows.
Анодную 6 и катодную 7 полости межэлектродной камеры 5 заполняют слабым раствором щелочи или кислоты через патрубок 14 и устанавливают необходимый расход раствора. Затем устройство подключают к электрической сети и постепенно повышают напряжение до появления устойчивой плазмы. Кислород, выделившийся у анода 8, поднимается в верхнюю часть анодной полости 6 и удаляется через патрубки 15. The anode 6 and cathode 7 of the cavity of the interelectrode chamber 5 are filled with a weak solution of alkali or acid through the pipe 14 and the required flow rate of the solution is established. Then the device is connected to the electrical network and gradually increase the voltage until a stable plasma appears. Oxygen released at the anode 8 rises to the upper part of the anode cavity 6 and is removed through the nozzles 15.
Газообразный молекулярный водород, формирующийся на границе плазма - жидкость частично собирается в верхней части катодной полости 7 и выходит через патрубки 16, а основная часть парогазовой смеси выходит через патрубок 17, введенный в осевое отверстие 2. Gaseous molecular hydrogen formed at the plasma boundary — a liquid partially collects in the upper part of the cathode cavity 7 and exits through nozzles 16, and the main part of the vapor – gas mixture exits through nozzle 17 introduced into the axial hole 2.
Под действием электрического поля между многократно уменьшенной площадью катода по отношению к площади анода формируется начальный, сфокусированый на катод поток ионов щелочного металла и протонов. Имея запас кинетической энергии при движении к катоду, ионы щелочного металла и первичные протоны выбивают протоны атомов водорода из молекул воды H2O и ионов гидроксиния H3O+. Достигнув катода, протоны приобретают электроны и образуют атомы водорода, излучая фотоны, которые формируют плазму атомарного водорода с температурой 5000. . .10000oC. Энергия этой плазмы и служит источником термической диссоциации воды на водород и кислород и источником дополнительной энергии, наличие которой легко фиксируется по энергии нагретого раствора, испарившейся воды и собранных газов. Одновременно с этим у анода идет электролитический процесс выделения кислорода.Under the influence of an electric field, between the multiply reduced cathode area with respect to the anode area, an initial stream of alkali metal ions and protons is focused on the cathode. Having a reserve of kinetic energy when moving to the cathode, alkali metal ions and primary protons knock out protons of hydrogen atoms from water molecules H 2 O and hydroxynium ions H 3 O + . Upon reaching the cathode, protons acquire electrons and form hydrogen atoms, emitting photons that form an atomic hydrogen plasma with a temperature of 5000.. .10000 o C. The energy of this plasma serves as a source of thermal dissociation of water into hydrogen and oxygen and a source of additional energy, the presence of which is easily fixed by the energy of a heated solution, evaporated water and collected gases. At the same time, the anode undergoes an electrolytic process of oxygen evolution.
Поскольку диаметр отверстия во втулке 13 меньше диаметра цилиндрического катода, то это увеличивает площадь активного контакта раствора с катодом и за счет этого повышается эффективность устройства. Since the diameter of the hole in the sleeve 13 is less than the diameter of the cylindrical cathode, this increases the area of active contact of the solution with the cathode and thereby increases the efficiency of the device.
Таким образом, водородная плазма у катода является источником тепловой энергии, передаваемой водному раствору, и источником атомарного и молекулярного водорода и кислорода одновременно. Thus, the hydrogen plasma at the cathode is a source of thermal energy transmitted to the aqueous solution, and a source of atomic and molecular hydrogen and oxygen simultaneously.
Эффективность технологического процесса зависит от многих факторов. Главными из этих факторов являются коэффициент центрирования Kc катода 9 и коэффициент его фокусировки S. Величина коэффициента центрирования определяется по формуле
где d - диаметр сквозного отверстия 3,
D - диаметр катода 9.The effectiveness of the process depends on many factors. The main of these factors are the centering coefficient K c of cathode 9 and its focusing coefficient S. The value of the centering coefficient is determined by the formula
where d is the diameter of the through hole 3,
D is the diameter of the cathode 9.
Экспериментально установлено, что оптимальная величина коэффициента центрирования Kc катода 9 находится в пределах 1,3 < Kc < 1,7, а коэффициент фокусировки S, определяющий величину входа катода 9 в отверстие втулки 13, изменяется в пределах (0,2 < S < 1,0d).It was experimentally established that the optimal value of the centering coefficient K c of the cathode 9 is in the range 1.3 <K c <1.7, and the focusing coefficient S, which determines the value of the input of the cathode 9 into the hole of the sleeve 13, varies within (0.2 <S <1.0d).
Эффективность устройства определяет общий показатель эффективности K0, учитывающий электрическую энергию Ee, вводимую в устройство, тепловую энергию Et, которая аккумулируется в нагретом водном растворе и водяном паре, и энергию Eg, содержащуюся в выделившихся газах: водороде и кислороде.The efficiency of the device is determined by the overall efficiency indicator K 0 , which takes into account the electrical energy E e introduced into the device, the thermal energy E t that is accumulated in the heated aqueous solution and water vapor, and the energy E g contained in the released gases: hydrogen and oxygen.
где Ee - электрическая энергия,
Et - тепловая энергия,
Eg - энергия, содержащаяся в выделившихся газах.
where E e is electrical energy,
E t is thermal energy,
E g is the energy contained in the released gases.
Экспериментально установлено, что при учете только энергии, содержащейся в нагретом водном растворе и водяном паре, показатель эффективности принимает значения K0 = 1,5 ± 1,7. Приближенный учет выделившихся газов повышает этот показатель до 2,2 ± 0,2.It was experimentally established that when only the energy contained in a heated aqueous solution and water vapor is taken into account, the efficiency indicator takes the values K 0 = 1.5 ± 1.7. An approximate accounting of the released gases increases this indicator to 2.2 ± 0.2.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99111975A RU99111975A (en) | 2001-05-20 |
RU2167958C2 true RU2167958C2 (en) | 2001-05-27 |
Family
ID=20220864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99111975/12A RU2167958C2 (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2167958C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7384619B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-06-10 | Bar-Gadda, Llc | Method for generating hydrogen from water or steam in a plasma |
WO2012055624A1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | Stoecklinger Robert | Device and method for generating combustible gas in a plasma |
RU2821975C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Method of producing thermal energy, hydrogen and oxygen |
-
1999
- 1999-06-02 RU RU99111975/12A patent/RU2167958C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ИВАНОВ В.С., СЕРЕБРЯНСКИЙ Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. - М.-Л.: Энергия, 1965, с.107-111. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7384619B2 (en) | 2003-06-30 | 2008-06-10 | Bar-Gadda, Llc | Method for generating hydrogen from water or steam in a plasma |
WO2012055624A1 (en) * | 2010-10-27 | 2012-05-03 | Stoecklinger Robert | Device and method for generating combustible gas in a plasma |
RU2821975C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Method of producing thermal energy, hydrogen and oxygen |
RU2821976C1 (en) * | 2023-10-25 | 2024-06-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный аграрный университет имени И.Т. Трубилина" | Flow-through device for producing heat energy, hydrogen and oxygen |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2167958C2 (en) | Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen | |
RU2157861C2 (en) | Device for production of heat energy, hydrogen and oxygen | |
JP2004059977A (en) | Method and apparatus for generating hydrogen gas | |
RU2596605C2 (en) | Hydrogen generator of electric energy | |
RU2175027C2 (en) | Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen | |
CN108548165A (en) | Novel scale-free steam generator | |
RU2177512C1 (en) | Apparatus for producing electrical and heat energy, hydrogen, and oxygen | |
RU2821976C1 (en) | Flow-through device for producing heat energy, hydrogen and oxygen | |
RU2347855C2 (en) | Device for generating heat energy and gas-vapour mixture | |
RU2821975C1 (en) | Method of producing thermal energy, hydrogen and oxygen | |
RU2210630C1 (en) | Facility for generation of gas mixture and transmutation of nuclei of atoms of chemical elements | |
RU2157427C1 (en) | Gear to generate thermal energy of hydrogen and oxygen | |
RU99112024A (en) | DEVICE FOR PRODUCING THERMAL ENERGY, HYDROGEN AND OXYGEN | |
RU2157862C2 (en) | Apparatus to generate thermal energy and steam and gas mixture | |
RU2816471C1 (en) | Device for obtaining heat energy of hydrogen and oxygen with power control | |
RU2346084C2 (en) | Device for heat energy, hydrogen and oxygen production | |
CA2897246C (en) | A steam generator using a plasma arc | |
RU2178435C2 (en) | Device for production of diamonds | |
RU2003135142A (en) | DEVICE FOR PRODUCING THERMAL ENERGY, HYDROGEN AND OXYGEN | |
RU42877U1 (en) | PLASMODYNAMIC STEAM GENERATOR | |
EP2764759A1 (en) | Method and a device for production of plasma | |
RU2072640C1 (en) | Arc-plasma torch | |
RU2788269C1 (en) | Method for obtaining thermal energy, extracting electrical energy and a device for its implementation | |
RU2232829C1 (en) | Device for production of hydrogen and oxygen | |
RU2466514C2 (en) | Method to produce electric discharge in vapours of electrolyte and device for its realisation |