RU2175027C2 - Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen - Google Patents

Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen Download PDF

Info

Publication number
RU2175027C2
RU2175027C2 RU99112024/12A RU99112024A RU2175027C2 RU 2175027 C2 RU2175027 C2 RU 2175027C2 RU 99112024/12 A RU99112024/12 A RU 99112024/12A RU 99112024 A RU99112024 A RU 99112024A RU 2175027 C2 RU2175027 C2 RU 2175027C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anode
cavity
cathode
oxygen
hydrogen
Prior art date
Application number
RU99112024/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99112024A (en
Inventor
Ф.М. Канарев
В.В. Конарев
В.В. Подобедов
А.Б. Гармашов
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Неоэнергия"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Неоэнергия" filed Critical Закрытое акционерное общество "Неоэнергия"
Priority to RU99112024/12A priority Critical patent/RU2175027C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2175027C2 publication Critical patent/RU2175027C2/en
Publication of RU99112024A publication Critical patent/RU99112024A/en

Links

Images

Abstract

FIELD: equipment for physico-chemical processes for receiving heat energy, hydrogen and oxygen. SUBSTANCE: apparatus has housing with axial opening and cylinder-cone lug and lower cover, all said members forming together with housing interelectrode chamber whose anode and cathode cavities are mutually communicated. Flat annular anode with openings is arranged in anode cavity. Cathode in the form of cylindrical rod is inserted to dielectric bar immersed in interelectrode chamber through threaded hole of lower cover. Vessel for working solution with system for automatically controlling its level in cathode cavity is joined with anode cavity. Cooling chamber for conditioning vapor and separating hydrogen is joined with inlet branch pipe for supplying working solution to anode cavity. Branch pipe for discharging oxygen is introduced to upper portion of anode cavity. Branch pipe for feeding vapor-gas mixture to cooling chamber is inserted by means of threaded joint to axial opening of housing. EFFECT: possibility for simultaneously producing hydrogen and oxygen at electrolytic and thermal decomposition of water by means of plasma energy. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к физико-химическим технологиям и технике для получения тепла, водорода и кислорода. The invention relates to physicochemical technologies and techniques for producing heat, hydrogen and oxygen.

Известны технические устройства (см. Гольштейн А.Б., Серебрянский Ф.З. Эксплуатация электролизных установок для получения водорода и кислорода. М.: "Энергия", 1969) для получения водорода и кислорода. Known technical devices (see Holstein AB, Serebryansky FZ Operation of electrolysis plants for the production of hydrogen and oxygen. M .: "Energy", 1969) for the production of hydrogen and oxygen.

Известно техническое решение (см. Патент США 3969214, C 25 B 1/02, 1976), содержащее корпус, патрубок ввода рабочего раствора, межэлектродную камеру, анод, соединенный с положительным полюсом источника питания, катод, соединенный с отрицательным источником питания. A technical solution is known (see US Pat. No. 3,969,214, C 25 B 1/02, 1976), comprising a housing, a working fluid inlet, an interelectrode chamber, an anode connected to a positive pole of a power source, and a cathode connected to a negative power source.

Также известно техническое решение (см. Патент Англии N 1139614, кл. C 01 B 13/06, 08.01. 1969), 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 отрицательным полюсом источника питания. A technical solution is also known (see British Patent N 1139614, class C 01 B 13/06, 08.01. 1969), comprising a housing made of dielectric material with a through hole, an interelectrode chamber, nozzles for input and output of the working solution, anode connected to the positive pole of the power source and a cathode connected to the negative pole of the power source.

Недостатком известных изобретений является то, что для получения водорода и кислорода используется только процесс электролитической диссоциации молекул воды и не используется процесс ее термической диссоциации. A disadvantage of the known inventions is that for the production of hydrogen and oxygen, only the process of electrolytic dissociation of water molecules is used and the process of its thermal dissociation is not used.

Техническим решением задачи является получение водорода и кислорода путем электролитического и термического разложения воды одновременно за счет энергии плазмы, формирующейся у катода. The technical solution to the problem is the production of hydrogen and oxygen by electrolytic and thermal decomposition of water simultaneously due to the energy of the plasma formed at the cathode.

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 отрицательным полюсом источника питания, отличающееся тем, что корпус с осевым отверстием имеет нижний цилиндроконический прилив и нижнюю крышку, образующую совместно с корпусом межэлектродную камеру, состоящую из анодной и катодной полостей, сообщающихся между собой в нижней части, плоский кольцевой анод с отверстиями, расположенный в анодной полости, катод в виде цилиндрического стержня из тугоплавкого материала, заключенный в диэлектрический стержень с резьбой, введенный в межэлектродную камеру с нижней стороны через резьбовое отверстие в нижней крышке с возможностью вертикального перемещения вдоль осевой линии устройства, емкость для рабочего раствора с системой автоматического регулирования его уровня в катодной полости, соединенной с анодной полостью, охладительную камеру для конденсации пара и выделения водорода, полость которой соединена с входным патрубком подачи рабочего раствора в анодную полость, патрубок для подачи парогазовой смеси в охладительную камеру введен посредством резьбы в осевое отверстие корпуса, патрубок для вывода кислорода введен в верхнюю часть анодной полости. A device for generating 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 a positive pole of a power source and a cathode connected to a negative pole of a power source characterized in that the housing with an axial hole has a lower cylindrical conical tide and a lower cover, which together with the housing forms an interelectrode chamber consisting of an anode and cathode of cavities communicating with each other in the lower part, a flat annular anode with holes located in the anode cavity, a cathode in the form of a cylindrical rod of refractory material, enclosed in a dielectric rod with a thread inserted into the interelectrode chamber from the lower side through a threaded hole in the lower cover with the possibility of vertical movement along the axial line of the device, the capacity for the working solution with a system for automatically controlling its level in the cathode cavity, connected to the anode cavity, cooling a flow chamber for condensation of steam and hydrogen evolution, the cavity of which is connected to the inlet pipe for supplying a working solution to the anode cavity, a pipe for supplying a gas-vapor mixture to the cooling chamber is introduced by a thread into the axial hole of the housing, a pipe for oxygen output is introduced into the upper part of the anode cavity.

Новизна заявляемого устройства обусловлена тем, что автоматическое регулирование уровня раствора в катодной полости обеспечивает максимальную эффективность термоэлектролитического процесса разложения воды на водород и кислород, а также тем, что охлаждение и конденсация пара повышают выход получаемого водорода. Совокупность перечисленных признаков уменьшает затраты электрической энергии на получение тепловой энергии, водорода и кислорода. The novelty of the claimed device is due to the fact that automatic regulation of the level of the solution in the cathode cavity ensures maximum efficiency of the thermoelectrolytic process of decomposition of water into hydrogen and oxygen, as well as the fact that the cooling and condensation of the vapor increase the yield of hydrogen produced. The combination of these signs reduces the cost of electrical energy to produce thermal energy, hydrogen and oxygen.

По данным патентно-технической литературы не обнаружена аналогичная совокупность признаков, при которых значительно уменьшаются затраты энергии на получение водорода и кислорода, что позволяет судить об изобретательском уровне предложения. According to the patent literature, a similar set of features has not been found in which the energy costs for producing hydrogen and oxygen are significantly reduced, which allows us to judge the inventive step of the proposal.

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 водорода и кислорода содержит корпус 1, изготовленный из диэлектрического материала с осевым отверстием и цилиндроконическим приливом 2, нижнюю крышку 3, образующую совместно с корпусом анодную 4 и катодную 5 полости, стержневой катод 6, размещенный в диэлектрическом стержне 7, вводимом в катодную полость 5 через резьбовое отверстие 8 крышки 3, плоский кольцевой анод 9 с отверстиями расположен в анодной полости; патрубок 10 для ввода в устройство рабочего раствора соединен с поплавковой камерой 11 регулятора уровня 12 и с помощью трубки 13 - с полостью охладителя 14; катодная и охладительная полости сообщаются между собой с помощью патрубка 15; охладитель 14 содержит сформированную в спираль трубку 16 конической конфигурации с входным 17 и выходным 18 патрубками для подачи охлаждающей жидкости, отражатель 19 несконденсировавшегося пара, патрубок 20 для вывода водорода из охладителя 14; патрубок 21 для вывода кислорода из анодной полости. A device for producing hydrogen and oxygen contains a housing 1 made of a dielectric material with an axial hole and a cylindrical tide 2, a lower cover 3, which forms, together with the housing, an anode 4 and a cathode 5 cavity, a rod cathode 6 placed in a dielectric rod 7 introduced into the cathode cavity 5 through the threaded hole 8 of the cover 3, a flat annular anode 9 with holes located in the anode cavity; a pipe 10 for introducing the working solution into the device is connected to the float chamber 11 of the level regulator 12 and, with the help of the tube 13, to the cooler cavity 14; the cathode and cooling cavities communicate with each other using the pipe 15; the cooler 14 comprises a conical configuration of a spiral tube 16 with an inlet 17 and an outlet 18 nozzles for supplying coolant, a non-condensing vapor reflector 19, a nozzle 20 for discharging hydrogen from the cooler 14; a pipe 21 for removing oxygen from the anode cavity.

Устройство работает следующим образом. Рабочий раствор заливается в емкость 22, из которой он проходит через дозирующее устройство 12 и поплавковую камеру 11 в анодную полость 4 и катодную - 5. После того, как заполнение реактора раствором достигает заданного уровня, поплавок поплавковой камеры 11 закрывает входное отверстие дозирующего устройства. Далее, включается электрическая сеть и постепенно повышается напряжение до момента появления устойчивой плазмы в зоне катода 6. Образующаяся парогазовая смесь у катода поступает в охладитель 14. Пар, соприкасаясь с охлажденной поверхностью трубки охладителя, конденсируется, а выделившийся газ выходит из-под отражателя 19 и поступает к выходному патрубку 20. Конденсат пара поступает в анодную полость 4 через трубку 13 и входной патрубок 10. Кислород, выделившийся у анода 9, поступает в верхнюю часть анодной полости 4 и удаляется из нее через патрубок 21. The device operates as follows. The working solution is poured into a container 22, from which it passes through the metering device 12 and the float chamber 11 into the anode cavity 4 and the cathode cavity 5. After filling the reactor with the solution reaches a predetermined level, the float of the float chamber 11 closes the inlet of the metering device. Then, the electric network is turned on and the voltage gradually rises until a stable plasma appears in the cathode zone 6. The resulting vapor-gas mixture at the cathode enters the cooler 14. The steam condenses in contact with the cooled surface of the cooler tube, and the released gas leaves the reflector 19 and enters the outlet pipe 20. Steam condensate enters the anode cavity 4 through the tube 13 and the inlet pipe 10. The oxygen released at the anode 9 enters the upper part of the anode cavity 4 and is removed from it through the cartridge 21 side.

Поскольку уровень раствора в реакторе регулируется автоматически, то данное устройство для получения водорода и кислорода работает в автоматическом режиме. По мере расхода раствора, он доливается в приемную емкость 22. Since the level of the solution in the reactor is automatically controlled, this device for producing hydrogen and oxygen works in automatic mode. As the flow rate of the solution, it is added to the receiving tank 22.

Сущность протекающих физико-химических процессов заключается в том, что под действием электрического поля между многократно уменьшенной площадью катода по отношению к площади анода, формируется начальный, сфокусированный на катод, поток ионов щелочного металла. Имея запас кинетической энергии при движении к катоду, ионы щелочного металла выбивают протоны атомов водорода из молекул воды. 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.The essence of the ongoing physicochemical processes lies in the fact that under the influence of an electric field between the multiply reduced cathode area with respect to the anode area, an initial alkali metal ion flow focused on the cathode is formed. Having a reserve of kinetic energy when moving to the cathode, alkali metal ions knock out protons of hydrogen atoms from water molecules. 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 easy fixed by the energy of the heated solution, evaporated water and collected gases. At the same time, the anode undergoes an electrolytic process of oxygen evolution.

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 устройства определяет общий показатель эффективности, учитывающий электрическую энергию, вводимую в устройство, тепловую энергию, передаваемую паром охлаждающей жидкости, и энергию, содержащуюся в выделившемся водороде. В таблице приведены результаты испытаний этого устройства. The effectiveness of the device determines the overall efficiency indicator, taking into account the electrical energy introduced into the device, the thermal energy transmitted by the coolant vapor, and the energy contained in the released hydrogen. The table shows the test results of this device.

Claims (1)

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 отрицательным полюсом источника питания, отличающееся тем, что с осевым отверстием имеет нижний цилиндроконический прилив, нижнюю крышку, образующую совместно с корпусом межэлектродную камеру, состоящую из анодной и катодной полостей, сообщающихся между собой в нижней части, плоский кольцевой анод с отверстиями, расположенный в анодной полости, катод в виде цилиндрического стержня из тугоплавкого материала, заключенный в диэлектрический стержень с резьбой, введенный в межэлектродную камеру с нижней стороны через резьбовое отверстие в нижней крышке с возможностью вертикального перемещения вдоль осевой линии устройства, емкость для рабочего раствора с системой автоматического регулирования его уровня в катодной полости, соединенную с анодной полостью, охладительную камеру для конденсации пара и выделения водорода, полость которой соединена с входным патрубком подачи рабочего раствора в анодную полость, патрубок для подачи парогазовой смеси в охладительную камеру введен посредством резьбы отверстие корпуса, патрубок для вывода кислорода введен в верхнюю часть анодной полости. A device for generating 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 the negative pole of the source power supply, characterized in that with the axial hole has a lower cylindrical conical tide, a lower cover, which together with the housing forms an interelectrode chamber, consisting of an anode and cathode cavity communicating with each other in the lower part, a flat annular anode with holes located in the anode cavity, a cathode in the form of a cylindrical rod of refractory material, enclosed in a dielectric rod with a thread, inserted into the interelectrode chamber from the lower side through a threaded hole in the lower cover with the possibility vertical movement along the centerline of the device, a container for the working solution with a system for automatically controlling its level in the cathode cavity, connected to the anode cavity, a cooling agent a chamber for condensation of steam and hydrogen evolution, the cavity of which is connected to the inlet pipe for supplying the working solution to the anode cavity, a pipe for supplying the vapor-gas mixture to the cooling chamber is inserted through the thread into the housing opening, a pipe for oxygen output is introduced into the upper part of the anode cavity.
RU99112024/12A 1999-06-03 1999-06-03 Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen RU2175027C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112024/12A RU2175027C2 (en) 1999-06-03 1999-06-03 Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99112024/12A RU2175027C2 (en) 1999-06-03 1999-06-03 Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2175027C2 true RU2175027C2 (en) 2001-10-20
RU99112024A RU99112024A (en) 2001-11-10

Family

ID=20220899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99112024/12A RU2175027C2 (en) 1999-06-03 1999-06-03 Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2175027C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
WO2011034467A2 (en) * 2009-09-17 2011-03-24 Lebedev Larion Aleksandrovich Method for producing hydrogen
WO2013006084A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Podobedov Vladimir Vasilevich Electrolytic
WO2015108434A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 Юрий Николаевич БАЖУТОВ Method and device for producing thermal energy by plasma electrolysis
RU2600372C2 (en) * 2007-07-06 2016-10-20 ЭВАКО, ЭлЭлСи. Carbonless dissociation of water and accompanying production of hydrogen
RU2816078C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" Hydrogen production device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИВАНОВ В.С., СЕРЕБРЯНСКИЙ Ф.З. Газомасляное хозяйство генераторов с водородным охлаждением. - М. - Л.: Энергия, 1965, с.107-111. *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2600372C2 (en) * 2007-07-06 2016-10-20 ЭВАКО, ЭлЭлСи. Carbonless dissociation of water and accompanying production of hydrogen
WO2011034467A2 (en) * 2009-09-17 2011-03-24 Lebedev Larion Aleksandrovich Method for producing hydrogen
WO2011034467A3 (en) * 2009-09-17 2011-05-19 Lebedev Larion Aleksandrovich Method for producing hydrogen
WO2013006084A1 (en) * 2011-07-05 2013-01-10 Podobedov Vladimir Vasilevich Electrolytic
DE112012000377T5 (en) 2011-07-05 2013-09-19 Vladimir Vasilevich Podobedov electrolytic
WO2015108434A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-23 Юрий Николаевич БАЖУТОВ Method and device for producing thermal energy by plasma electrolysis
RU2816078C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" Hydrogen production device
RU2816471C1 (en) * 2023-06-16 2024-03-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Майкопский государственный технологический университет" Device for obtaining heat energy of hydrogen and oxygen with power control

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2018130566A (en) DEVICE FOR ELECTROLYSIS OF WATER
RU2015143839A (en) GAS GENERATOR
KR101005342B1 (en) Device for water decomposition by electrolysis
RU2175027C2 (en) Apparatus for producing heat energy, hydrogen and oxygen
RU2157861C2 (en) Device for production of heat energy, hydrogen and oxygen
US20140102887A1 (en) Plasma electrolytic cell
RU2210630C1 (en) Facility for generation of gas mixture and transmutation of nuclei of atoms of chemical elements
KR100296494B1 (en) Occurrence apparatus for hydrogen oxygen mixing gas
RU2167958C2 (en) Gear to generate thermal energy, hydrogen and oxygen
RU2258097C1 (en) Device for production of thermal energy, hydrogen and oxygen
RU2177512C1 (en) Apparatus for producing electrical and heat energy, hydrogen, and oxygen
RU2157427C1 (en) Gear to generate thermal energy of hydrogen and oxygen
RU117441U1 (en) PLASMA ELECTROLYZER
RU2346084C2 (en) Device for heat energy, hydrogen and oxygen production
RU99112024A (en) DEVICE FOR PRODUCING THERMAL ENERGY, HYDROGEN AND OXYGEN
RU2256007C9 (en) Apparatus for producing heat power, hydrogen and oxygen
RU2816471C1 (en) Device for obtaining heat energy of hydrogen and oxygen with power control
RU2157862C2 (en) Apparatus to generate thermal energy and steam and gas mixture
RU2347855C2 (en) Device for generating heat energy and gas-vapour mixture
RU2232829C1 (en) Device for production of hydrogen and oxygen
CN114904287B (en) Microwave heating tube type evaporator and process for concentrating fluorine-containing dilute sulfuric acid
RU2258098C1 (en) Device for production of thermal energy, hydrogen and oxygen
SU1722515A1 (en) Electrode evaporator
KR102171126B1 (en) Multifunctional apparatus for fuel cell and fuel cell system comprising the same
RU2260075C2 (en) Apparatus for producing heat energy, hydrogen, and oxygen