RU2747914C1 - Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy - Google Patents

Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy Download PDF

Info

Publication number
RU2747914C1
RU2747914C1 RU2020136548A RU2020136548A RU2747914C1 RU 2747914 C1 RU2747914 C1 RU 2747914C1 RU 2020136548 A RU2020136548 A RU 2020136548A RU 2020136548 A RU2020136548 A RU 2020136548A RU 2747914 C1 RU2747914 C1 RU 2747914C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vessel
electromagnetic radiation
electrical energy
vessels
tube
Prior art date
Application number
RU2020136548A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Мариана Александровна Феофанова
Александр Сергеевич Радин
Юлия Анатольевна Малышева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет"
Priority to RU2020136548A priority Critical patent/RU2747914C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747914C1 publication Critical patent/RU2747914C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K30/00—Organic devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation
    • H10K30/80—Constructional details
    • H10K30/81—Electrodes
    • H10K30/82—Transparent electrodes, e.g. indium tin oxide [ITO] electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549—Organic PV cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the conversion of electromagnetic radiation into electrical energy in a wide spectrum of wavelength ranges from microwave to ultraviolet range and can be used for the manufacture of photovoltaic batteries of the electrochemical type, on the basis of which autonomous power supplies of electrical energy for various power ranges can be developed. In the electrochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy according to the invention, a heteropoly acid series 2-18 having the chemical formula H15[P2W9V9O62] is used as the main reagent, at the same time, according to the proposed method, a 10-25% aqueous solution 2 of heteropolyacid H15[P2W9V9O62] is prepared in oxidized form, which is poured into vessel 1 and vessel 3, and both vessels are connected to each other by a curved tube 8, then tube 8 is filled with the same solution of heteropolyacid and with the help of the same tube 8 the liquid levels in both vessels 1 and 3 are leveled, then graphite electrode 10 is lowered into vessel 3, and curved electrode 9 is lowered into vessel 1, both electrodes are connected to the electrical circuit, then the vessel 1 is irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of natural origin from the sun or with the help of artificial emitters; to increase efficiency of the process, vessel 1 can be heated to temperatures of 25-50°С.
EFFECT: expanding the wavelength range of converting electromagnetic radiation into electrical energy, from UV to microwave range, from 180 nm to 5⋅107 nm; achieving the efficiency of conversion of electromagnetic radiation into electrical energy on average not less than 92%, as well as simplifying the design and reducing the cost of the process.
7 cl, 1 dwg

Description

Фотохимический способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию относится к способам преобразования электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн – от СВЧ до ультрафиолетового диапазона, в электрическую энергию. The photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy refers to methods for converting electromagnetic radiation in a wide range of wavelengths - from microwave to ultraviolet range, into electrical energy.

Данное изобретение может быть использовано для изготовления фотоэлектрических батарей фотохимического типа. На основе таких батарей могут быть разработаны автономные источники питания электрической энергии на различные диапазоны мощностей. This invention can be used for the manufacture of photovoltaic batteries of the photochemical type. On the basis of such batteries, autonomous power supplies of electrical energy for various power ranges can be developed.

Известен патент «Кремниево-полимерный фотоэлектрический модуль для низких широт и способ его изготовления» (RU 2381595, опубл. 10.02.2010). Модуль, выполнен на основе монокристаллического кремния, покрытого проводящей полимерной пленкой из двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианилина, модифицированных анионным комплексом хлорида меди [CuCl4]2- при массовом соотношении вышеуказанных полимеров 2:10 соответственно. Модуль в виде пластины в качестве рабочего электрода, опускают в гальваническую ванну с раствором, состоящим из 2,3 М (моль/л) раствора соляной кислоты и смеси мономеров анилина и силаноанилина с добавкой 0,1 молярного водного раствора хлорида меди по частоте классификации не ниже ч.д.а, и в режиме потенциостатического циклирования, при потенциалах 10,5 - 12,4 В и от -5,5 - (-7,2) В синтезируют полимерную смесь до образования на рабочем электроде полимерного покрытия из смеси двух проводящих полимеров полисиланоанилина и полианилина в массовых соотношениях 2:10 соответственно, которая модифицирована анионным комплексом хлорида меди [CuCl4]2-.Known patent "Silicon-polymer photovoltaic module for low latitudes and a method for its manufacture" (RU 2381595, publ. 10.02.2010). The module is made on the basis of monocrystalline silicon, covered with a conductive polymer film of two conductive polymers of polysilanoaniline and polyaniline, modified with the anionic complex of copper chloride [CuCl 4 ] 2- at a weight ratio of the above polymers of 2:10, respectively. A module in the form of a plate as a working electrode is immersed in a galvanic bath with a solution consisting of a 2.3 M (mol / L) solution of hydrochloric acid and a mixture of aniline and silanoaniline monomers with the addition of a 0.1 molar aqueous solution of copper chloride according to the frequency of classification not below analytical grade, and in the mode of potentiostatic cycling, at potentials of 10.5 - 12.4 V and from -5.5 - (-7.2) V, a polymer mixture is synthesized until a polymer coating is formed on the working electrode from a mixture of two conducting polymers of polysilanoaniline and polyaniline in mass ratios of 2:10, respectively, which is modified with the anionic complex of copper chloride [CuCl 4 ] 2- .

Данный кремниево-полимерный фотоэлектрический модуль изготавливается на основе моно- и поликристаллического кремния, который используется для производства классических солнечных батарей. Из уровня техники известно, что данная технология трудоемка и энергозатратна. Нанесение проводящего полимера усложняет данную технологию, что увеличивает её себестоимость. Кроме того, проводящие полимеры деградируют под воздействием ультрафиолетового излучения и под воздействием температур выше 50°С. Солнечные батареи при прямом солнечном свете нагреваются в ряде случаев и до больших температур. Это со временем сказывается на снижении эффективности преобразования. This silicon-polymer photovoltaic module is made on the basis of mono- and polycrystalline silicon, which is used for the production of classic solar cells. It is known from the prior art that this technology is labor-intensive and energy-intensive. The application of a conductive polymer complicates this technology, which increases its cost. In addition, conductive polymers degrade when exposed to ultraviolet radiation and temperatures above 50 ° C. In direct sunlight, solar panels sometimes heat up to high temperatures. This is reflected over time in a decrease in conversion efficiency.

Известен патент «Полимерный фотоэлектрический модуль и способ его изготовления» (RU 2519937, опубл. 20.06.2014). Изобретение относится к полимерному фотоэлектрическому модулю, выполненному на основе допированной пленки проводящего полимера полианилина. Модуль характеризуется тем, что полианилин допирован гетерополианионным комплексом 2-18 ряда, имеющим химическую формулу

Figure 00000001
. Допированная пленка полианилина нанесена на тонкий прозрачный проводящий слой, который может состоять из оксида индия (III) или оксида олова (IV), который в свою очередь напылен на материал, который обладает высокими пропускными способностями для электромагнитных волн в диапазоне от 3·10-2 до 4·10-6 см. Данный материал с напыленным проводящим слоем и полианилиновой пленкой образует один из электродов фотоэлектрического модуля, а второй противоэлектрод, который служит одновременно задней стенкой изделия, может быть выполнен из проводящего материала, к которому с наружной стороны прикреплены термогенераторы с воздушными или водяными радиаторами для отвода тепла, соединенные между собой электрическими последовательно-параллельными цепями, а электроды скрепляются между собой боковыми стенками, которые могут быть выполнены из любого неагрессивного диэлектрического материала, а между электродами заливается водный электролит, содержащий смесь водорастворимых неорганических солей, где pH электролита может варьироваться от 5 до 3, токосъемы прикреплены соответственно к проводящему материалу с полимерной пленкой и к проводящей задней стенке изделия, а также к выходным клеммам термогенераторов, образуя тем самым две независимые электрические цепи. Предложенный фотоэлектрический модуль обладает высоким КПД преобразования электромагнитной энергии в электрическую. Known patent "Polymer photovoltaic module and method for its manufacture" (RU 2519937, publ. 20.06.2014). The invention relates to a polymer photovoltaic module based on a doped polyaniline conductive polymer film. The module is characterized by the fact that polyaniline is doped with a 2-18 series heteropolyanionic complex having the chemical formula
Figure 00000001
... A doped polyaniline film is deposited on a thin transparent conductive layer, which can consist of indium (III) oxide or tin (IV) oxide, which in turn is sprayed onto a material that has high transmittance for electromagnetic waves in the range from 3 · 10 -2 up to 4 · 10 -6 cm. This material with a deposited conductive layer and a polyaniline film forms one of the electrodes of the photovoltaic module, and the second counter electrode, which simultaneously serves as the back wall of the product, can be made of a conductive material, to which thermogenerators are attached from the outside with air or water radiators for heat removal, connected to each other by electric series-parallel circuits, and the electrodes are fastened to each other by side walls, which can be made of any non-aggressive dielectric material, and an aqueous electrolyte containing a mixture of water-soluble inorganic salts is poured between the electrodes, where pH ele The trolite can vary from 5 to 3, the current collectors are attached respectively to the conductive material with a polymer film and to the conductive back wall of the product, as well as to the output terminals of the thermogenerators, thereby forming two independent electrical circuits. The proposed photovoltaic module has a high efficiency of converting electromagnetic energy into electrical energy.

В данном способе в качестве основного чувствительного покрытия используется полианилин допированный вольфрамовым гетерополианионом 2-18 ряда, что делает чувствительную пленку полианилина чувствительной к воздействию электромагнитных волн в очень широком спектральном диапазоне от середины диапазона ИК-волн до жесткого ультрафиолета, включая весь видимый диапазон. In this method, polyaniline doped with a tungsten heteropolyanion of the 2-18 series is used as the main sensitive coating, which makes the sensitive polyaniline film sensitive to the effects of electromagnetic waves in a very wide spectral range from mid-IR to hard ultraviolet, including the entire visible range.

Недостатком данного модуля является очень сложная конструкция, что влечет за собой высокую себестоимость изготовления. Кроме того, как и в предыдущем аналоге, за счет деградации полианилина от коротковолнового излучения и температуры эффективность такого модуля будет резко снижаться.The disadvantage of this module is a very complex design, which entails a high manufacturing cost. In addition, as in the previous analogue, due to the degradation of polyaniline from short-wave radiation and temperature, the efficiency of such a module will sharply decrease.

Наиболее близким аналогом к заявленному изобретению является экспериментальный способ, описанный в статье [Радин А.С., Феофанова М.А., Малышева Ю.А., Рясенский С.С. Применение гетерополикислот типа Доусона для разработки первичных фотохромных и фотоэлектрических преобразователей // Вестник ТвГУ. Серия "Химия". 2019. № 1(35). С. 207-214.]. The closest analogue to the claimed invention is the experimental method described in the article [Radin AS, Feofanova MA, Malysheva YA, Ryasenskiy SS. The use of heteropolyacids of the Dawson type for the development of primary photochromic and photoelectric converters // Vestnik TVGU. Series "Chemistry". 2019. No. 1 (35). S. 207-214.].

Авторы представили следующий экспериментальный способ, который заключается в том, что раствор гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу

Figure 00000002
, нанесли в виде пленки на белый лист бумаги размером 20х50 мм сплошным слоем и высушили. Затем к нему были прикреплены два инертных графитовых токосъема, одна половина поверхности листа была прикрыта стеклом, не пропускающим ультрафиолетовое излучение.The authors presented the following experimental method, which consists in the fact that a solution of a heteropoly acid series 2-18 having the chemical formula
Figure 00000002
, applied as a film on a white sheet of paper measuring 20x50 mm in a continuous layer and dried. Then two inert graphite current collectors were attached to it, one half of the sheet surface was covered with glass that does not transmit ultraviolet radiation.

Для проведения данного эксперимента была взята такая же по химическому составу и структуре гетерополикислота, как и в патентуемом изобретении, имеющая химическую формулу

Figure 00000002
. Однако, применение её в виде пленки, как описано выше в эксперименте – энергетически не выгодно, так как реакционная способность ионов гетерополикислот (ГПК) в твердом состоянии снижена, что, в свою очередь, ведет к снижению КПД преобразования электромагнитного излучения и сужению диапазона светочувствительности соединения до ультрафиолетового диапазона излучения.To carry out this experiment, a heteropoly acid with the same chemical composition and structure as in the patented invention was taken, having the chemical formula
Figure 00000002
... However, its use in the form of a film, as described above in the experiment, is energetically unfavorable, since the reactivity of heteropolyacid ions (HPA) in the solid state is reduced, which, in turn, leads to a decrease in the efficiency of conversion of electromagnetic radiation and a narrowing of the range of photosensitivity of the compound. to the ultraviolet range of radiation.

Задачей данного изобретения является разработка способа преобразования электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн, от СВЧ до УФ диапазона (от 5*107 нм до 180 нм), в электрическую энергию, с высоким КПД преобразования, с простым конструктивным исполнением и низкой себестоимостью процесса. The objective of this invention is to develop a method for converting electromagnetic radiation in a wide range of wavelengths, from microwave to UV range (from 5 * 10 7 nm to 180 nm), into electrical energy, with a high conversion efficiency, with a simple design and low cost of the process.

Данная задача достигается за счет того, что в электрохимическом способе преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, используя в качестве основного реагента гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H15[P2W9V9O62], отличающийся тем, что приготавливают 10-25 % водный раствор 2 гетерополикислоты H15[P2W9V9O62] в окисленной форме, который заливают в сосуд 1 и в сосуд 3 и соединяют оба сосуда между собой изогнутой трубкой 8, далее трубку 8 заполняют тем же раствором гетерополикислоты и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости в обоих сосудах 1 и 3, затем, в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, оба электрода подключают к электрической цепи, далее сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения от солнца или с помощью искусственных излучателей, для увеличения эффективности процесса сосуд 1 могут нагревать до температур 25-50°С. При этом, сосуд 1 может быть выполнен из инертных диэлектрических, но теплопроводящих материалов, каковыми могут быть материалы, выполненные из теплопроводящей керамики. Сосуд 3 может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен. Трубка 8 может быть выполнена из стекла или полиэтилена. Электрод 9 может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали. Электрическая цепь может иметь различные виды электрической нагрузки. Для поддержания уровня жидкости в обоих сосудах используется емкость 4 с доливным краном 14, наполненная водой. Частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую может находиться в диапазоне длин волн от 5*107 нм до 180 нм.This task is achieved due to the fact that in the electrochemical method of converting electromagnetic radiation into electrical energy, using as the main reagent heteropolyacids of the series 2-18 having the chemical formula H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ], characterized in that they prepare 10-25% aqueous solution 2 of heteropolyacid H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ] in oxidized form, which is poured into vessel 1 and vessel 3 and connect both vessels with each other with a curved tube 8, then tube 8 is filled with the same solution heteropolyacids and using the same tube 8 equalize the liquid levels in both vessels 1 and 3, then graphite electrode 10 is lowered into vessel 3, and curved electrode 9 is lowered into vessel 1, both electrodes are connected to an electrical circuit, then vessel 1 is irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of natural origin from the sun or with the help of artificial emitters, to increase the efficiency of the process, vessel 1 can be heated to temperatures of 25-50 ° C. In this case, the vessel 1 can be made of inert dielectric, but heat-conducting materials, which can be materials made of heat-conducting ceramics. Vessel 3 can be made of inert materials such as glass, fluoroplastic, polyethylene. The tube 8 can be made of glass or polyethylene. Electrode 9 can be made of copper, platinum or stainless steel. An electrical circuit can have various types of electrical loads. To maintain the liquid level in both vessels, a container 4 with a filling tap 14 filled with water is used. The frequency of converting electromagnetic energy into electrical energy can be in the wavelength range from 5 * 10 7 nm to 180 nm.

Технический результат, достигаемый при использовании предложенного решения заключается в расширении волнового диапазона преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, от УФ до СВЧ-диапазона, от 180 нм до 5*107 нм; достижении КПД преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию в среднем не ниже 92%, а также упрощении конструктивного исполнения и снижении себестоимости процесса.The technical result achieved by using the proposed solution consists in expanding the wavelength range of converting electromagnetic radiation into electrical energy, from UV to microwave range, from 180 nm to 5 * 10 7 nm; achieving the efficiency of conversion of electromagnetic radiation into electrical energy on average not less than 92%, as well as simplifying the design and reducing the cost of the process.

Изобретение поясняется графическими материалами:The invention is illustrated by graphic materials:

На Фиг.1 представлена схема фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, где: 1 - сосуд 1; 2 - 10-25 % раствор ГПК типа Доусона

Figure 00000002
в окисленной форме; 3 - сосуд 3; 4 - емкость для воды; 5 – вода; 6 - 10-25 % раствор ГПК типа Доусона
Figure 00000002
в восстановленной форме; 7 - электромагнитное излучение; 8 - солевой мостик в виде изогнутой трубки; 9 - изогнутый электрод; 10 - графитовый электрод; 11 - переменный резистор; 12 – вольтметр; 13 – амперметр; 14 – кран.Figure 1 shows a diagram of a photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy, where: 1 - vessel 1; 2 - 10-25% Dawson-type HPA solution
Figure 00000002
in oxidized form; 3 - vessel 3; 4 - water tank; 5 - water; 6 - 10-25% Dawson-type HPA solution
Figure 00000002
in a restored form; 7 - electromagnetic radiation; 8 - salt bridge in the form of a curved tube; 9 - curved electrode; 10 - graphite electrode; 11 - variable resistor; 12 - voltmeter; 13 - ammeter; 14 - tap.

Технический результат достигается за счет использования в качестве основного реагента водного раствора гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу

Figure 00000002
, с использованием электродно-электролитной системы для преобразования электромагнитной энергии в электрическую с использованием низкопотенциальной тепловой энергии. The technical result is achieved through the use as the main reagent of an aqueous solution of a heteropoly acid series 2-18, having the chemical formula
Figure 00000002
, using an electrode-electrolyte system to convert electromagnetic energy into electrical energy using low-grade thermal energy.

Сущность патентуемого изобретения заключается в том, что сначала готовят водный 10-25% раствор гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг.1), имеющей химическую формулу

Figure 00000002
, в окисленной форме. Далее приготовленный раствор 2 заливают в сосуд 1, который может быть выполнен из инертных, диэлектрических, теплопроводящих материалов, например, из теплопроводной керамики. В сосуд 3, который может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен. Заливают тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу
Figure 00000002
. Два сосуда соединяет между собой изогнутая трубка 8, которая в свою очередь может быть выполнена из стекла или полиэтилена. Далее трубку заполняют аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали. Оба электрода 9, 10 подключают к электрической цепи, которая может состоять из разных видов электрической нагрузки. Таковыми могут являться электромоторы, резистивные (нагревательные элементы), электроразрядные, диодные и.др. В описании данного патента в качестве электрической нагрузки был использован переменный резистор 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12. После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения – от солнца или с помощью искусственных излучателей. Частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую находиться в диапазоне длин волн от 5∙107нм до 180 нм. При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне длин волн, на верхний слой раствора ГПК окисленной формы 2, происходит изменение степеней окисления вольфрама до +5, и ванадия до +4, что приводит к восстановлению анионного комплекса с
Figure 00000003
до
Figure 00000004
6. Процесс будет происходить интенсивно, если раствор с гетерополикислотой в сосуде 1 будет нагрет до температуры 25-50°С и изогнутый металлический электрод 9 при этих условиях будет выполнять роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо.The essence of the patentable invention lies in the fact that first prepare an aqueous 10-25% solution of heteropoly acid (HPA) 2-18 series (Fig. 1), having the chemical formula
Figure 00000002
, in oxidized form. Next, the prepared solution 2 is poured into a vessel 1, which can be made of inert, dielectric, heat-conducting materials, for example, from heat-conducting ceramics. In a vessel 3, which can be made of inert materials such as glass, fluoroplastic, polyethylene. The same solution of 2 HPA of the oxidized form is poured, having the chemical formula
Figure 00000002
... The two vessels are connected by a curved tube 8, which in turn can be made of glass or polyethylene. Next, the tube is filled with a similar HPA solution 2, which was poured into vessel 1 and vessel 3, and with the help of the same tube 8, the liquid levels of both vessels 1, 3 are equalized. Next, a graphite electrode 10 is lowered into vessel 3, and a curved one is lowered into vessel 1 electrode 9, which can be made of copper, platinum or stainless steel. Both electrodes 9, 10 are connected to an electrical circuit, which can consist of different types of electrical loads. These can be electric motors, resistive (heating elements), electric discharge, diode, etc. In the description of this patent, a variable resistor 11 was used as an electrical load, to which an ammeter 13 was connected in series and a voltmeter 12 in parallel. After the device was assembled, the vessel 1 is irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of natural origin - from the sun or with the help of artificial emitters ... The frequency of converting electromagnetic energy into electrical energy is in the wavelength range from 5 ∙ 10 7 nm to 180 nm. When exposed to electromagnetic radiation 7 in the indicated wavelength range, the upper layer of the HPA solution of oxidized form 2 changes the oxidation states of tungsten to +5, and vanadium to +4, which leads to the reduction of the anionic complex with
Figure 00000003
before
Figure 00000004
6. The process will proceed intensively if the solution with the heteropoly acid in vessel 1 is heated to a temperature of 25-50 ° C and the bent metal electrode 9 under these conditions will act as a catalyst, increasing the intensity of the process and shifting the reaction equation below to the right.

Figure 00000005
(1)
Figure 00000005
(one)

Таким образом, на электроде 9 образуется гетерополианионный комплекс восстановленной формы

Figure 00000004
6, соответственно электрод 9 заряжается отрицательно и между электродами 9 и 10 возникает разность потенциалов. Поскольку оба электрода 9, 10 подключены к электрической нагрузке, в цепи появляется электрический ток и электромагнитное излучение 7 преобразуется в электрическую энергию. Чем выше интенсивность излучения 7 в указанном диапазоне, тем большую электрическую мощность будет выдавать данное устройство. Но одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходит обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе устанавливается равновесие. При прекращении облучения 7 под действием кислорода воздуха, степень окисления вольфрама и ванадия возвращается в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять переходит в окисленное состояние, что выражается следующим уравнением реакции:Thus, a heteropolyanionic complex of the reduced form is formed on electrode 9
Figure 00000004
6, respectively, the electrode 9 is charged negatively and a potential difference arises between the electrodes 9 and 10. Since both electrodes 9, 10 are connected to an electrical load, an electric current appears in the circuit and electromagnetic radiation 7 is converted into electrical energy. The higher the intensity of the radiation 7 in the specified range, the more electrical power this device will produce. But simultaneously with the reduction process under the influence of electromagnetic radiation 7, the reverse process of oxidation of the reduced form of the heteropolyanion complex 6 with atmospheric oxygen takes place and equilibrium is established in the system. Upon termination of irradiation 7 under the influence of atmospheric oxygen, the oxidation state of tungsten and vanadium returns to the highest stable oxidation state for tungsten +6, for vanadium +5, and the anionic complex of the reduced form 6 again goes into the oxidized state, which is expressed by the following reaction equation:

Figure 00000006
(2)
Figure 00000006
(2)

Поскольку водный раствор поглощает также и значительную часть рассеивающегося электромагнитного излучения, КПД такого преобразователя составляет около 98%. Ввиду того, что в ходе процесса происходит испарение воды, для поддержания уровня в обоих сосудах 1, 3 используется емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14.Since the aqueous solution also absorbs a significant part of the scattered electromagnetic radiation, the efficiency of such a converter is about 98%. Due to the fact that water evaporates during the process, to maintain the level in both vessels 1, 3, a container 4 filled with water 5 with a filling tap 14 is used.

Таким образом, данный способ основан на обратимом цикличном фотохимическом окислении-восстановлении воды под воздействием электромагнитного излучения в присутствии кислорода воздуха с использованием гетерополианионов вольфрамванадиевой гетерополикислоты в качестве катализатора.Thus, this method is based on reversible cyclic photochemical oxidation-reduction of water under the influence of electromagnetic radiation in the presence of atmospheric oxygen using tungsten-vanadium heteropoly acid heteropolyanions as a catalyst.

Пример 1. Определение эффективности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию Example 1. Determination of the efficiency of a photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy

Приготовили 18% водный раствор 2 гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг. 1), имеющей химическую формулу H15[P2W9V9O62], в окисленной форме. Далее приготовленный раствор залили в сосуд 1, который быт выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал и имел внутренний диаметр 15.6 см.Prepared an 18% aqueous solution of 2 heteropoly acid (HPA) 2-18 series (Fig. 1), having the chemical formula H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ], in oxidized form. Next, the prepared solution was poured into vessel 1, which was made of dielectric heat-conducting ceramic Sital and had an internal diameter of 15.6 cm.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу H15[P2W9V9O62]. Два сосуда соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из полиэтилена. Далее трубку заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из меди. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно бы подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12. Сосуд 1 с раствором ГПК нагрели до температуры 27 С°.In the vessel 3, which was made of glass, the same solution of 2 HPA of the oxidized form having the chemical formula H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ] was poured. The two vessels were connected to each other by a bent tube 8 made of polyethylene. Then the tube was filled with a similar HPA solution 2, which was poured into vessel 1 and vessel 3, and using the same tube 8, the liquid levels in both vessels were leveled. Next, a graphite electrode 10 was lowered into vessel 3, and a curved electrode 9, which was made of copper, was dropped into vessel 1. Both electrodes 9, 10 were connected to an electrical circuit consisting of a resistive load in the form of a variable resistor 11, to which ammeter 13 would be connected in series and a voltmeter 12 in parallel. Vessel 1 with HPA solution was heated to a temperature of 27 ° C.

После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения – от лампы имитирующий солнечное излучения для проверки солнечных батарей марки АМ 1.5 (1000±50) с выходной мощностью электромагнитного излучения 1000 Вт/м2 и со средним диапазоном излучения 2500 до 300 нмAfter the device was assembled, the vessel 1 was irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of artificial origin - from a lamp simulating solar radiation to test solar batteries of the AM 1.5 (1000 ± 50) brand with an output power of electromagnetic radiation of 1000 W / m 2 and with an average radiation range of 2500 up to 300 nm

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора ГПК окисленной формы

Figure 00000003
в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с
Figure 00000003
до
Figure 00000004
6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:When exposed to electromagnetic radiation 7 in the specified range, the upper layer of the oxidized HPA solution was stained
Figure 00000003
in blue, which indicated the reduction of the HPA anionic complex with
Figure 00000003
before
Figure 00000004
6, with a change in the oxidation states of tungsten to +5 and vanadium to +4. The bent copper electrode 9 under these conditions played the role of a catalyst, increasing the intensity of the process and shifting the reaction equation below to the right:

Figure 00000005
(1)
Figure 00000005
(one)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы

Figure 00000004
6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.Thus, a heteropolyanionic complex of the reduced form was formed on electrode 9
Figure 00000004
6, and electrode 9 was charged negatively, a potential difference appeared between electrodes 9 and 10, and an electric current appeared in the connected circuit, which meant the conversion of electromagnetic radiation 7 into electrical energy. Using a variable resistor 11, we achieved the maximum readings on the measuring instruments.

Сила тока по показаниям амперметра 13 составила 17.04 А, а показания вольтметра (12) 1.1В что означало, что выходная электрическая мощность составила 18.74 Вт The current strength according to the readings of the ammeter 13 was 17.04 A, and the readings of the voltmeter (12) 1.1 V, which meant that the output electric power was 18.74 W

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7, снятия режима нагрева (лампу отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:But, simultaneously with the reduction process under the influence of electromagnetic radiation 7, the reverse process of oxidation of the reduced form of the heteropolyanionic complex with atmospheric oxygen took place and equilibrium was established in the system, which we observed according to the readings of the device. After the termination of irradiation 7, removal of the heating mode (the lamp was turned off), under the influence of atmospheric oxygen, the oxidation state of tungsten and vanadium returned to the highest stable oxidation state for tungsten +6, for vanadium +5, and the anionic complex of the reduced form again passed into the oxidized state, which was determined by the color of the solution. The color of the solution turned greenish-yellow, that is, it returned to its original state:

Figure 00000006
(2)
Figure 00000006
(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 5, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах. During the process, water evaporated, and to maintain the level in both vessels, a container 5 filled with water 5 with a filling valve 14 was used, with which the liquid level in both vessels was maintained.

Вывод: КПД фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию патентуемого изобретения в диапазоне длин волн от 2500 до 300 нм составляет 98%Conclusion: the efficiency of the photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy of the patented invention in the wavelength range from 2500 to 300 nm is 98%

Поверхность зеркала раствора ГПК, исходя из внутреннего диаметра сосуда 1, составила 191.21 см2. Удельная мощность электромагнитного излучения 7 в указанном диапазоне длин волн, воздействующего на зеркало раствора ГПК, составляла – 1000 Вт/м2. Таким образом, выходная электрическая мощность при 100 % преобразовании электромагнитной энергии 7 должна была бы составить – 19.12 Вт. Однако, экспериментально было получено – 18.74 Вт, что составляет 98 % от исходной мощности.The surface of the mirror of the HPA solution, based on the inner diameter of vessel 1, was 191.21 cm 2 . The specific power of electromagnetic radiation 7 in the specified wavelength range, acting on the mirror of the HPA solution, was 1000 W / m 2 . Thus, the output electric power at 100% conversion of electromagnetic energy 7 would have to be - 19.12 W. However, experimentally it was obtained - 18.74 W, which is 98% of the original power.

Пример 2. Определение эффективности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в ультрафиолетовом диапазоне, в электрическую энергию.Example 2. Determination of the efficiency of a photochemical method for converting electromagnetic radiation in the ultraviolet range into electrical energy.

Приготовили 22% водный раствор 2 гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда (Фиг.1), имеющей химическую формулу

Figure 00000002
, в окисленной форме. Далее приготовленный раствор залили в сосуд 1, который был выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал.Prepared a 22% aqueous solution of 2 heteropoly acid (HPA) 2-18 series (Fig. 1), having the chemical formula
Figure 00000002
, in oxidized form. Next, the prepared solution was poured into vessel 1, which was made of dielectric heat-conducting ceramics Sital.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу

Figure 00000002
. Два сосуда соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из стекла. Далее трубку 8 заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из меди. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12.In vessel 3, which was made of glass, the same HPA solution of the oxidized form was poured with the chemical formula
Figure 00000002
... The two vessels were connected to each other by a curved tube 8 made of glass. Next, tube 8 was filled with a similar HPA solution 2, which was poured into vessel 1 and vessel 3, and using the same tube 8, the liquid levels in both vessels 1, 3 were leveled. Next, graphite electrode 10 was lowered into vessel 3, and into vessel 1 curved electrode 9, which was made of copper. Both electrodes 9, 10 were connected to an electrical circuit consisting of a resistive load in the form of a variable resistor 11, to which an ammeter 13 was connected in series and a voltmeter 12 was connected in parallel.

Сосуд 1 с раствором ГПК 2 нагрели до температуры 40 С°. После того как устройство было собрано, сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения, источником которого служила лампа (Low pressure UVC Lamp UVN c длинной волны - 185 нм), фирмы UV- technik international ltd.The vessel 1 with the HPA solution 2 was heated to a temperature of 40 ° C. After the device was assembled, the vessel 1 was irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of artificial origin, the source of which was a lamp (Low pressure UVC Lamp UVN with a wavelength of 185 nm), manufactured by UVtechnik international ltd.

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора 2 ГПК окисленной формы

Figure 00000003
в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с
Figure 00000003
до
Figure 00000004
6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:When exposed to electromagnetic radiation 7 in the specified range, the coloring of the upper layer of the oxidized form of HPA solution 2 was observed
Figure 00000003
in blue, which indicated the reduction of the HPA anionic complex with
Figure 00000003
before
Figure 00000004
6, with a change in the oxidation states of tungsten to +5 and vanadium to +4. The bent copper electrode 9 under these conditions played the role of a catalyst, increasing the intensity of the process and shifting the reaction equation below to the right:

Figure 00000005
(1)
Figure 00000005
(one)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы

Figure 00000004
6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.Thus, a heteropolyanionic complex of the reduced form was formed on electrode 9
Figure 00000004
6, and electrode 9 was charged negatively, a potential difference appeared between electrodes 9 and 10, and an electric current appeared in the connected circuit, which meant the conversion of electromagnetic radiation 7 into electrical energy. Using a variable resistor 11, we achieved the maximum readings on the measuring instruments.

Сила тока по покаянием амперметра 13 составила 7.12 А, а показания вольтметра 12 равны 1.2В.The repentance current of the ammeter 13 was 7.12 A, and the readings of the voltmeter 12 were 1.2 V.

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7, снятия режима нагрева (лампу отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:But, simultaneously with the reduction process under the influence of electromagnetic radiation 7, the reverse process of oxidation of the reduced form of the heteropolyanion complex 6 with atmospheric oxygen took place and equilibrium was established in the system, which we observed according to the readings of the device. After the termination of irradiation 7, the removal of the heating mode (the lamp was turned off), under the influence of atmospheric oxygen, the oxidation state of tungsten and vanadium returned to the highest stable oxidation state for tungsten +6, for vanadium +5, and the anionic complex of the reduced form 6 again entered the oxidized state, which was determined by the color of the solution. The color of the solution turned greenish-yellow, that is, it returned to its original state:

Figure 00000006
(2)
Figure 00000006
(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах. During the process, water evaporated, and to maintain the level in both vessels, a container 4 filled with water 5 with a filling valve 14 was used, with the help of which the liquid level in both vessels was maintained.

Вывод: В связи с ненормированными мощностными характеристиками по излучению на площадь поверхности точный расчет КПД не проводился. Эксперимент показал возможность патентуемого способа достаточно эффективно преобразовывать электромагнитную энергию в ультрафиолетовом диапазоне излучений в электрическую энергию.Conclusion: Due to the non-standardized power characteristics for radiation to the surface area, an accurate calculation of the efficiency was not carried out. The experiment showed the possibility of the patented method to efficiently convert electromagnetic energy in the ultraviolet range of radiation into electrical energy.

Пример 3. Определение возможности фотохимического способа преобразования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн СВЧ диапазоне в электрическую энергию.Example 3. Determination of the possibility of a photochemical method for converting electromagnetic radiation in the microwave range into electrical energy.

Приготовили 20% водный раствор гетерополикислоты (ГПК) 2-18 ряда 2 (Фиг. 1), имеющей химическую формулу

Figure 00000002
, в окисленной форме. Далее приготовленный раствор 2 залили в сосуд 1, который был выполнен, из диэлектрической теплопроводной керамики ситал.Prepared 20% aqueous solution of heteropoly acid (HPA) 2-18 row 2 (Fig. 1), having the chemical formula
Figure 00000002
, in oxidized form. Next, the prepared solution 2 was poured into vessel 1, which was made of dielectric heat-conducting ceramics Sital.

В сосуд 3, который был выполнен из стекла, залили тот же раствор 2 ГПК окисленной формы, имеющей химическую формулу

Figure 00000002
. Два сосуда 1, 3 соединили между собой изогнутой трубкой 8, выполненной из стекла. Далее трубку 8 заполнили аналогичным раствором 2 ГПК, что и был залит в сосуд 1 и в сосуд 3, и с помощью этой же трубки 8 выровняли уровни жидкости в обоих сосудах 1, 3. Далее в сосуд 3 опустили графитовый электрод 10, а в сосуд 1 изогнутый электрод 9, который был выполнен из нержавеющий стали марки AISI304. Оба электрода 9, 10 подключили к электрической цепи, состоящей из резистивной нагрузки в виде переменного резистора 11, к которому последовательно был подсоединен амперметр 13 и параллельно вольтметр 12.In vessel 3, which was made of glass, the same solution of 2 HPA in the oxidized form was poured, having the chemical formula
Figure 00000002
... Two vessels 1, 3 were connected to each other by a curved tube 8 made of glass. Next, tube 8 was filled with a similar HPA solution 2, which was poured into vessel 1 and vessel 3, and using the same tube 8, the liquid levels in both vessels 1, 3 were leveled. Next, graphite electrode 10 was lowered into vessel 3, and into vessel 1 curved electrode 9, which was made of stainless steel AISI304. Both electrodes 9, 10 were connected to an electrical circuit consisting of a resistive load in the form of a variable resistor 11, to which an ammeter 13 was connected in series and a voltmeter 12 was connected in parallel.

Сосуд 1 специально не нагревали, так как при воздействии СВЧ 7 на водный раствор 2 будет происходить разогрев Vessel 1 was not specially heated, since when exposed to microwave 7 on aqueous solution 2, heating will occur

После того как устройство было собрано сосуд 1 сверху облучили электромагнитным излучением 7 искусственного происхождения – с помощью магнитрона СВЧ фирмы - LG, марки - 2M214(39F)(2M214-21GKH), с приблизительной длиной волны – 5*107 нм, Далее магнетрон включили с неполной номинальной мощностью около 100 Вт.After the device was assembled, the vessel 1 was irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of artificial origin - using a microwave magnetron of the company - LG, brand - 2M214 (39F) (2M214-21GKH), with an approximate wavelength of 5 * 10 7 nm, Then the magnetron was turned on with an incomplete rated power of about 100 W.

При воздействии электромагнитным излучением 7 в указанном диапазоне, наблюдалось окрашивание верхнего слоя раствора ГПК окисленной формы

Figure 00000003
в синий цвет, что указывало на восстановление анионного комплекса ГПК с
Figure 00000003
до
Figure 00000004
6, с изменением степеней окисления вольфрама до +5 и ванадия до +4. Изогнутый медный электрод 9 в этих условиях исполнял роль катализатора, увеличивая интенсивность процесса и смещая нижеприведенное уравнение реакции вправо:When exposed to electromagnetic radiation 7 in the specified range, the upper layer of the oxidized HPA solution was stained
Figure 00000003
in blue, which indicated the reduction of the HPA anionic complex with
Figure 00000003
before
Figure 00000004
6, with a change in the oxidation states of tungsten to +5 and vanadium to +4. The bent copper electrode 9 under these conditions played the role of a catalyst, increasing the intensity of the process and shifting the reaction equation below to the right:

Figure 00000005
(1)
Figure 00000005
(one)

Таким образом, на электроде 9 образовывался гетерополианионный комплекс восстановленной формы

Figure 00000004
6, и электрод 9 заряжался отрицательно, между электродами 9 и 10 возникала разность потенциалов, и в подключенный цепи возникал электрический ток, что означало преобразование электромагнитного излучения 7 в электрическую энергию. С помощью переменного резистора 11 добились максимальных показаний на измерительных приборах.Thus, a heteropolyanionic complex of the reduced form was formed on electrode 9
Figure 00000004
6, and electrode 9 was charged negatively, a potential difference appeared between electrodes 9 and 10, and an electric current appeared in the connected circuit, which meant the conversion of electromagnetic radiation 7 into electrical energy. Using a variable resistor 11, we achieved the maximum readings on the measuring instruments.

Сила тока по покаянием амперметра 13 составила 23.12 А а показания вольтметра 12 равны 3.8В.The current strength by repentance of the ammeter 13 was 23.12 A and the readings of the voltmeter 12 are 3.8V.

Но, одновременно с процессом восстановления под воздействием электромагнитного излучения 7 происходил обратный процесс окисления восстановленной формы гетерополианионного комплекса 6 кислородом воздуха и в системе установилось равновесие, которое мы наблюдали по показаниям прибора. После прекращения облучения 7 магнетрон отключили), под действием кислорода воздуха степень окисления вольфрама и ванадия вернулась в наивысшую устойчивую степень окисления для вольфрама +6, для ванадия +5, и анионный комплекс восстановленной формы 6 опять перешел в окисленное состояние, что определялось по цвету раствора. Цвет раствора стал зеленовато-желтым, то есть вернулся в свое первоначальное состояние:But, simultaneously with the reduction process under the influence of electromagnetic radiation 7, the reverse process of oxidation of the reduced form of the heteropolyanion complex 6 with atmospheric oxygen took place and equilibrium was established in the system, which we observed according to the readings of the device. After the termination of irradiation 7, the magnetron was turned off), under the influence of atmospheric oxygen, the oxidation state of tungsten and vanadium returned to the highest stable oxidation state for tungsten +6, for vanadium +5, and the anionic complex of the reduced form 6 again passed into the oxidized state, which was determined by the color of the solution ... The color of the solution turned greenish-yellow, that is, it returned to its original state:

Figure 00000006
(2)
Figure 00000006
(2)

В ходе процесса происходило испарение воды, и для поддержания уровня в обоих сосудах использовалась емкость 4, наполненная водой 5 с доливным краном 14, с помощью которой и поддерживали уровень жидкости в обоих сосудах. During the process, water evaporated, and to maintain the level in both vessels, a container 4 filled with water 5 with a filling valve 14 was used, with the help of which the liquid level in both vessels was maintained.

Вывод: В связи с не нормированными мощностными характеристиками по излучению на площадь поверхности точный расчет КПД не проводился. Эксперимент показал возможность патентуемого способа достаточно эффективно преобразовывать электромагнитную энергию в СВЧ диапазоне излучений в электрическую энергию.Conclusion: Due to the non-standardized power characteristics for radiation to the surface area, an accurate calculation of the efficiency was not carried out. The experiment showed the possibility of the patented method to efficiently convert electromagnetic energy in the microwave range of radiation into electrical energy.

Таким образом, заявленный способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию фотохимическим методом позволяет преобразовывать электромагнитную энергию в диапазоне длин волн от 5*107 до 180 нм со средней эффективностью не менее 92% и с возможностью разрабатывать простые технологические процессы по созданию электрохимических фотопреобразователей без использования сложного технологического оборудования, дорогостоящих материалов, простой компоновки и сборки, без использования специализированных оснасток.Thus, the claimed method of converting electromagnetic radiation into electrical energy by the photochemical method allows converting electromagnetic energy in the wavelength range from 5 * 10 7 to 180 nm with an average efficiency of at least 92% and with the ability to develop simple technological processes for creating electrochemical photoconverters without using complex technological equipment, expensive materials, simple layout and assembly, without the use of specialized equipment.

Данный способ может быть использован в ряде случаев для утилизации низкопотенциальной тепловой энергии, так называемых «утечек» электромагнитных волн в свч диапазоне от оборудования, которое работает с использованием свч генерации.This method can be used in a number of cases for the utilization of low-grade thermal energy, the so-called "leakage" of electromagnetic waves in the microwave range from equipment that operates using microwave generation.

Claims (8)

1. Фотохимический способ преобразования электромагнитного излучения в электрическую энергию, включающий использование в качестве основного реагента гетерополикислоты 2-18 ряда, имеющей химическую формулу H15[P2W9V9O62], отличающийся тем, что приготавливают 10-25% водный раствор 2 гетерополикислоты H15[P2W9V9O62] в окисленной форме, который заливают в сосуд 1 и в сосуд 3 и соединяют оба сосуда между собой изогнутой трубкой 8, далее трубку 8 заполняют тем же раствором гетерополикислоты и с помощью этой же трубки 8 выравнивают уровни жидкости в обоих сосудах 1 и 3, затем в сосуд 3 опускают графитовый электрод 10, а в сосуд 1 - изогнутый электрод 9, оба электрода подключают к электрической цепи, далее сосуд 1 сверху облучают электромагнитным излучением 7 естественного происхождения от солнца или с помощью искусственных излучателей, для увеличения эффективности процесса сосуд 1 могут нагревать до температур 25-50°С. 1. A photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy, including the use as the main reagent of a heteropoly acid series 2-18 having the chemical formula H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ], characterized in that a 10-25% aqueous solution is prepared 2 heteropolyacids H 15 [P 2 W 9 V 9 O 62 ] in oxidized form, which is poured into vessel 1 and into vessel 3 and connect both vessels with a curved tube 8, then tube 8 is filled with the same solution of heteropoly acid and using the same tubes 8 equalize the liquid levels in both vessels 1 and 3, then a graphite electrode 10 is lowered into vessel 3, and a bent electrode 9 is lowered into vessel 1, both electrodes are connected to an electrical circuit, then vessel 1 is irradiated from above with electromagnetic radiation 7 of natural origin from the sun or with the help of artificial emitters, to increase the efficiency of the process, vessel 1 can be heated to temperatures of 25-50 ° C. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сосуд 1 может быть выполнен из инертных диэлектрических, но теплопроводящих материалов, каковыми могут быть материалы, выполненные из теплопроводящей керамики.2. The method according to claim 1, characterized in that the vessel 1 can be made of inert dielectric, but heat-conducting materials, which can be materials made of heat-conducting ceramics. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сосуд 3 может быть выполнен из инертных материалов, таких как стекло, фторопласт, полиэтилен.3. The method according to claim 1, characterized in that the vessel 3 can be made of inert materials such as glass, fluoroplastic, polyethylene. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что трубка 8 может быть выполнена из стекла или полиэтилена.4. A method according to claim 1, characterized in that the tube 8 can be made of glass or polyethylene. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрод 9 может быть выполнен из меди, платины или нержавеющей стали.5. The method according to claim 1, characterized in that the electrode 9 can be made of copper, platinum or stainless steel. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электрическая цепь может иметь различные виды электрической нагрузки.6. The method according to claim. 1, characterized in that the electrical circuit can have different types of electrical load. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для поддержания уровня жидкости в обоих сосудах используется емкость 4 с доливным краном 14, наполненная водой. 7. A method according to claim 1, characterized in that to maintain the liquid level in both vessels, a container 4 with a filling tap 14 filled with water is used. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частота преобразований электромагнитной энергии в электрическую может находиться в диапазоне длин волн от 5⋅107 нм до 180 нм.8. A method according to claim 1, characterized in that the frequency of converting electromagnetic energy into electrical energy can be in the wavelength range from 5⋅10 7 nm to 180 nm.
RU2020136548A 2020-11-06 2020-11-06 Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy RU2747914C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020136548A RU2747914C1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020136548A RU2747914C1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747914C1 true RU2747914C1 (en) 2021-05-17

Family

ID=75920015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020136548A RU2747914C1 (en) 2020-11-06 2020-11-06 Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747914C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515114C2 (en) * 2012-08-01 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of making solid-state phthalocyanine-based photocell for converting light energy to electrical energy
RU2519937C1 (en) * 2013-03-20 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" Polymer photovoltaic module and method for production thereof
RU2628760C1 (en) * 2016-10-20 2017-08-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Electrochemical solid state fuel cell
EP3373354A1 (en) * 2015-11-06 2018-09-12 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition for hole trapping layer of organic photoelectric conversion element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2515114C2 (en) * 2012-08-01 2014-05-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) Method of making solid-state phthalocyanine-based photocell for converting light energy to electrical energy
RU2519937C1 (en) * 2013-03-20 2014-06-20 Открытое акционерное общество "Инфотэк Груп" Polymer photovoltaic module and method for production thereof
EP3373354A1 (en) * 2015-11-06 2018-09-12 Nissan Chemical Industries, Ltd. Composition for hole trapping layer of organic photoelectric conversion element
RU2628760C1 (en) * 2016-10-20 2017-08-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный университет" Electrochemical solid state fuel cell

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
RADIN A.S. AND ETC. The use of heteropolyacids of the Dawson type for the development of primary photochromic and photoelectric converters // Vestnik TVGU. Series "Chemistry". 2019.1 (35). *
РАДИН А.С. И ДР. Применение гетерополикислот типа Доусона для разработки первичных фотохромных и фотоэлектрических преобразователей // Вестник ТвГУ. Серия "Химия". 2019. 1(35). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kaneko et al. Photoresponse of a liquid junction polyaniline film
Ileperuma et al. Dye-sensitised photoelectrochemical solar cells with polyacrylonitrile based solid polymer electrolytes
CN101447341B (en) Flexible dye-sensitized solar battery with stainless steel as substrate and preparation method thereof
Li et al. Serial hole transfer layers for a BiVO 4 photoanode with enhanced photoelectrochemical water splitting
Wang et al. Liquid crystal based electrolyte with light trapping scheme for enhancing photovoltaic performance of quasi-solid-state dye-sensitized solar cells
Chi et al. Rubbery copolymer electrolytes containing polymerized ionic liquid for dye-sensitized solar cells
WO2011021299A1 (en) Dye-sensitized solar cell and method for manufacturing the same
Ramalingam et al. Achieving High‐Quality Freshwater from a Self‐Sustainable Integrated Solar Redox‐Flow Desalination Device
RU2747914C1 (en) Photochemical method for converting electromagnetic radiation into electrical energy
Xu et al. Flexible, controllable and angle-independent photoelectrochromic display enabled by smart sunlight management
US4152490A (en) Radiant energy converter having storage
Gaudy et al. Determination and optimization of material parameters of particle-based LaTiO 2 N photoelectrodes
Giannouli et al. Effects of using multi‐component electrolytes on the stability and properties of solar cells sensitized with simple organic dyes
CN105967178B (en) A kind of graphene quantum dot prepared with algae and its application in quantum dot sensitization solar battery is prepared
Mohiuddin et al. Experimental assessment of productivity and sustainability of nanoporous Cr-Mn-Fe oxide nanocoating in solar-powered desalination
Yun et al. 3-Dimensional dye sensitized solar cell sub-module with oblique angled cell array for enhanced power and energy density output utilizing non-linear relation in cosine law of light incident angle
Saputri et al. Optical properties of dye DN-F05 as a good sensitizer
US20120032166A1 (en) HETERO pn JUNCTION SEMICONDUCTOR AND PROCESS FOR PRODUCING THE SAME
Gong et al. Ultrathin flexible electrochromic devices enabled by highly transparent ion-conducting films
Al Katrib et al. Optimizing perovskite solar cell architecture in multistep routes including electrodeposition
Xu et al. Photoinduced polyacrylate based polymer electrolyte for quasi-solid state dye sensitized solar cell application
CN107675225A (en) Double optical Response aluminium oxide nano passages based on N3 and spiro-pyrans molecular modification and preparation method thereof
RU2381595C1 (en) Silicon-polymer photovoltaic module for low latitudes and method of making said module
RU2519937C1 (en) Polymer photovoltaic module and method for production thereof
Gürbüz et al. Role of ion conducting polymeric electrolyte in suppressing deterioration of cathode electrodes in dye-sensitized solar cells