RU2783405C2 - Energy accumulation and conversion - Google Patents

Energy accumulation and conversion Download PDF

Info

Publication number
RU2783405C2
RU2783405C2 RU2021109871A RU2021109871A RU2783405C2 RU 2783405 C2 RU2783405 C2 RU 2783405C2 RU 2021109871 A RU2021109871 A RU 2021109871A RU 2021109871 A RU2021109871 A RU 2021109871A RU 2783405 C2 RU2783405 C2 RU 2783405C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
flow
electric field
current
energy
Prior art date
Application number
RU2021109871A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021109871A (en
RU2783405C9 (en
Inventor
Нейтан ОУЭН
Original Assignee
Ионек Лимитед
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 Ионек Лимитед filed Critical Ионек Лимитед
Publication of RU2021109871A publication Critical patent/RU2021109871A/en
Publication of RU2783405C2 publication Critical patent/RU2783405C2/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2783405C9 publication Critical patent/RU2783405C9/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely to accumulation and conversion of energy, in particular to conversion of kinetic or potential energy of fluid, for example gas, into electrical energy. A device contains a pressure vessel with a fluid inlet, made with the possibility of retention of fluid under pressure from the specified inlet in the pressure vessel. A pair of charge accumulation electrodes is located at a distance from each other along the direction of charge accumulation and is placed inside the pressure vessel. An electrical field generator is made with the possibility of generation of an electrical field in the pressure vessel along the direction of the field for separation of charged particles in fluid. Other disclosed devices provide a possibility of delay of current flow for contribution to charge accumulation or irradiation with electromagnetic radiation. Other devices are made for a fluid flow, not pressure. A system containing any of the disclosed devices and related methods are also disclosed. The disclosure can be used, for example, in provision of a power source for an electric vehicle.
EFFECT: expansion of the arsenal of technical means providing conversion of fluid energy into electrical energy.
51 cl, 10 dwg, 5 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к накоплению и преобразованию энергии, в частности к преобразованию кинетической или потенциальной энергии текучей среды, например газа, в электрическую энергию. The present invention relates to the storage and conversion of energy, in particular to the conversion of the kinetic or potential energy of a fluid, such as a gas, into electrical energy.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Большинство решений для накопления энергии в масштабе портативных устройств предусматривают накопление энергии в химической форме в аккумуляторе или топливном элементе с целью преобразования накопленной энергии в электрическую энергию в тот момент, когда это необходимо. Большое количество исследований, проводимых в настоящее время, посвящено разработке и усовершенствованию аккумуляторов и топливных элементов с целью решить такие проблемы, как ограниченный срок службы аккумуляторов и безопасность использования топливных элементов.Most solutions for energy storage at the scale of portable devices involve the storage of energy in chemical form in a battery or fuel cell in order to convert the stored energy into electrical energy at the moment it is needed. A large amount of research currently being carried out is devoted to the development and improvement of batteries and fuel cells in order to solve such problems as the limited life of batteries and the safety of fuel cells.

Также известно накопление энергии в форме потенциальной энергии (давления) газа или жидкости. Например, известно использование электричества в течение времени малого энергопотребления для перекачки воды в сторону повышенного потенциала и для того, чтобы позволить перекачиваемой воде проходить через электрогенераторную турбину в течение времени высокого энергопотребления. Аналогично, также известно накопление энергии в газе при постоянном давлении (например, накопление энергии под водой) или при постоянном объеме (например, накопление энергии под землей). Однако такие формы накопления энергии требуют крупномасштабных установок и сложных устройств, в том числе турбины и электрические машины, для преобразования накапливаемой энергии в электрическую энергию. It is also known to store energy in the form of potential energy (pressure) of a gas or liquid. For example, it is known to use electricity during low power times to pump water towards higher potential and to allow the pumped water to pass through a power generating turbine during high power times. Similarly, it is also known to store energy in a gas at constant pressure (eg energy storage underwater) or at constant volume (eg energy storage underground). However, these forms of energy storage require large-scale installations and complex devices, including turbines and electrical machines, to convert the stored energy into electrical energy.

Существует постоянная потребность в усовершенствованных или альтернативных формах накопления энергии, в частности, но не исключительно, в масштабе портативных устройств, например, так, что они могут быть установлены в электрическом транспортном средстве. There is a continuing need for improved or alternative forms of energy storage, in particular, but not exclusively, at the scale of portable devices, for example, so that they can be installed in an electric vehicle.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

В первом аспекте устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию содержит проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды. Пара электродов накопления заряда расположены друг напротив друга вдоль направления накапливания заряда и помещены внутрь проточной камеры. Генератор электрического поля выполнен с возможностью порождать электрическое поле в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде. Путь потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием имеет направление потока с составляющей вдоль направления накапливания заряда и составляющей вдоль направления поля. In a first aspect, a device for converting fluid energy into electrical energy comprises a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet. A pair of charge accumulation electrodes are located opposite each other along the direction of charge accumulation and placed inside the flow chamber. The electric field generator is configured to generate an electric field in the flow chamber along the direction of the field to separate charged particles in the fluid. The fluid flow path between the inlet and outlet has a flow direction with a component along the charge accumulation direction and a component along the field direction.

Первые из положительно и отрицательно заряженных частиц, разделенных электрическим полем, смещаются электрическим полем с обеспечением их перемещения в целом в том же направлении, что и поток текучей среды, в результате разделения зарядов, а вторые из положительно и отрицательно заряженных частиц смещаются электрическим полем с обеспечением их перемещения в целом в направлении, противоположном направлению потока текучей среды (т.е. приводя к положительному и отрицательному скалярному произведению направлений поля, индуцированного движением, и направления потока соответственно). Поскольку поток может по-разному влиять на заряженные частицы, между накапливающими электродами возникает дополнительное разделение зарядов в дополнение к разделению, вызванному электрическим полем, что приводит к преобразованию кинетической энергии потока текучей среды (возникающей, например, из потенциальной энергии давления в сосуде с текучей средой, находящейся под давлением) в электрическую энергию, которая может рассеиваться в нагрузке. В случае ионизированного газа или других текучих сред, которые имеют различную подвижность заряженных частиц, поток текучей среды может оказывать большее влияние на один вид заряженных частиц (например, ионы газа), чем на другой (например, электроны). В результате частицы, более восприимчивые к потоку, могут преимущественно покидать проточную камеру через выпускное отверстие, в то время как другие частицы могут преимущественно захватываться соответствующим электродом захвата, таким образом увеличивая разность потенциалов между электродами захвата и обеспечивая электрическую энергию, вызванную избыточным зарядом. The first of the positively and negatively charged particles separated by the electric field are displaced by the electric field so as to move generally in the same direction as the fluid flow as a result of charge separation, and the second of the positively and negatively charged particles are displaced by the electric field so as to their movements generally in a direction opposite to the direction of fluid flow (ie, resulting in a positive and negative dot product of the direction of the field induced by the motion and the direction of flow, respectively). Because the flow can affect the charged particles in different ways, additional charge separation occurs between the storage electrodes in addition to the separation caused by the electric field, resulting in the conversion of the kinetic energy of the fluid flow (arising, for example, from the pressure potential energy in the fluid vessel under pressure) into electrical energy that can be dissipated in the load. In the case of ionized gas or other fluids that have different charged particle mobilities, the fluid flow may have a greater effect on one kind of charged particle (eg, gas ions) than another (eg, electrons). As a result, particles more susceptible to flow may preferentially leave the flow chamber through the outlet, while other particles may preferentially be captured by the respective capture electrode, thus increasing the potential difference between the capture electrodes and providing electrical energy caused by overcharging.

Следует понимать, что в этом раскрытии описаны методики использования, которые представлены с целью иллюстрации, а не с целью ограничения объема настоящего раскрытия. It should be understood that this disclosure describes methods of use that are presented for the purpose of illustration and not for the purpose of limiting the scope of the present disclosure.

В некоторых вариантах реализации направления поля и потока, а также направления накопления заряда и потока могут быть по существу параллельными. Это может обеспечить преимущество, заключающееся в максимизировании влияния потока текучей среды, несмотря на то, что данный эффект будет продолжаться до тех пор, пока имеет место быть ненулевое скалярное произведение направления потока и поля и/или направления накопления заряда. В некоторых вариантах реализации угол между направлениями поля и потока и/или угол между направлениями накопления заряда и потока может составлять от -n до n градусов или от 180-n до 180+n градусов, где значение n менее 45 градусов, например менее 30, 20 или 10 градусов. В некоторых вариантах реализации значение n может составлять менее 5 градусов. В некоторых вариантах реализации направления поля и накопления заряда могут быть по существу параллельными. В некоторых вариантах реализации путь потока проходит через один или оба электрода накопления заряда. Например, электроды накопления заряда могут представлять собой сетчатые электроды. Электроды накопления заряда могут быть центрированы на оси, совпадающей по меньшей мере с частью пути потока.In some embodiments, the field and flow directions and the charge and flow directions may be substantially parallel. This may provide the advantage of maximizing the effect of fluid flow, although this effect will continue as long as there is a non-zero dot product of flow direction and field and/or charge accumulation direction. In some embodiments, the angle between the field and flow directions and/or the angle between the charge and flow directions may be -n to n degrees, or 180-n to 180+n degrees, where n is less than 45 degrees, such as less than 30, 20 or 10 degrees. In some implementations, the value of n may be less than 5 degrees. In some embodiments, the directions of the field and charge accumulation may be substantially parallel. In some embodiments, the flow path is through one or both of the charge storage electrodes. For example, the charge storage electrodes may be mesh electrodes. The charge storage electrodes may be centered on an axis coinciding with at least part of the flow path.

Во втором аспекте устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию содержит сосуд высокого давления, имеющий впускное отверстие для текучей среды. Пара электродов накопления заряда расположены друг напротив друга вдоль направления накапливания заряда и помещены внутрь проточной камеры. Генератор электрического поля выполнен с возможностью порождать электрическое поле в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде. Аналогично первому аспекту, в этом аспекте происходит преобразование кинетической энергии (в форме случайного перемещения частиц в текучей среде под давлением) в электрическую энергию. In a second aspect, the apparatus for converting fluid energy into electrical energy comprises a pressure vessel having a fluid inlet. A pair of charge accumulation electrodes are located opposite each other along the direction of charge accumulation and placed inside the flow chamber. The electric field generator is configured to generate an electric field in the flow chamber along the direction of the field to separate charged particles in the fluid. Similar to the first aspect, this aspect converts kinetic energy (in the form of random movement of particles in a pressurized fluid) into electrical energy.

В некоторых вариантах реализации сосуд высокого давления может иметь выпускное отверстие, выполненное с возможностью ограничения потока через указанное выпускное отверстие до менее 0,1 мл/мин для давления 10 бар, приложенного к этому впускному отверстию, например, инертного газа, такого как неон. In some embodiments, the pressure vessel may have an outlet configured to restrict flow through said outlet to less than 0.1 ml/min for a pressure of 10 bar applied to that inlet, for example, an inert gas such as neon.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов устройство может содержать источник электромагнитного излучения, например, источник УФ-излучения, для облучения текучей среды под давлением, и/или накапливающих электродов внутри сосуда высокого давления. Источник электромагнитного излучения может быть выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм. На практике используемые длины волн могут зависеть от материала накапливающих электродов, например, для вольфрамовых электродов могут составлять приблизительно 275 нм или находиться в диапазоне от 120 нм до 275 нм включительно. In some embodiments of any of the above aspects, the device may comprise an electromagnetic radiation source, such as a UV radiation source, for irradiating the pressure fluid and/or storage electrodes within the pressure vessel. The source of electromagnetic radiation may be configured to generate electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm. In practice, the wavelengths used may depend on the material of the storage electrodes, for example, for tungsten electrodes, they may be approximately 275 nm or in the range from 120 nm to 275 nm inclusive.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов устройство может содержать приспособление задержки тока для задержки протекания тока от накапливающего электрода до тех пор, пока на указанном накапливающем электроде не накопится количество заряда. Приспособление задержки тока может содержать дополнительный сосуд высокого давления, уплотненный вокруг части накапливающего электрода, выступающей от указанного сосуда, и дополнительный электрод, расположенный в указанном дополнительном сосуде высокого давления, причем соответствующие свободные концы накапливающего электрода и дополнительного электрода между собой задают искровой промежуток. Приспособление задержки тока также может содержать таймерный переключатель, реле с переключением за счет изменения тока или напряжения, диод или т.п.In some embodiments of any of the above aspects, the device may comprise a current delay device for delaying the flow of current from the storage electrode until an amount of charge has accumulated on said storage electrode. The current delay device may comprise an additional pressure vessel sealed around a part of the accumulating electrode protruding from said vessel, and an additional electrode located in said additional pressure vessel, wherein the respective free ends of the accumulating electrode and the additional electrode define a spark gap between themselves. The current delay device may also include a timer switch, a current or voltage changeover relay, a diode, or the like.

В третьем аспекте путь потока может представлять собой любой подходящий путь потока вместо описанного выше, а устройство содержитIn a third aspect, the flow path may be any suitable flow path instead of the one described above, and the device comprises

• источник электромагнитного излучения для облучения текучей среды под давлением, и/или накапливающих электродов внутри сосуда высокого давления, причем, предпочтительно, источник электромагнитного излучения выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм; и/или• an electromagnetic radiation source for irradiating the pressurized fluid and/or accumulating electrodes inside the pressure vessel, preferably the electromagnetic radiation source is configured to generate electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm; and/or

• приспособление задержки тока для задержки протекания тока от накапливающего электрода до тех пор, пока на указанном накапливающем электроде не накопится количество заряда, причем, предпочтительно, приспособление задержки тока содержит дополнительный сосуд высокого давления, уплотненный вокруг части накапливающего электрода, выступающей от указанного сосуда, и дополнительный электрод, расположенный в указанном дополнительном сосуде высокого давления, а соответствующие свободные концы накапливающего электрода и дополнительного электрода между собой задают искровой промежуток.• a current delay device for delaying the flow of current from the storage electrode until an amount of charge has accumulated on said storage electrode, wherein preferably the current delay device comprises an additional pressure vessel sealed around a portion of the accumulation electrode protruding from said vessel, and an additional electrode located in the specified additional pressure vessel, and the corresponding free ends of the accumulating electrode and the additional electrode between them define a spark gap.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов электрическое поле представляет собой ионизирующее электрическое поле для ионизации текучей среды. Текучая среда может представлять собой газ, как например воздух, аргон или неон, а ионизация текучей среды может включать генерирование плазмы и/или электрического разряда, например темного разряда или коронного разряда в проточной камере. В таких вариантах реализации одним из типов заряженных частиц являются электроны, вырванные из молекул газа, а другой тип заряженных частиц представляет собой результирующие положительно заряженные ионы газа. В частности, поток текучей среды может влиять на заряженные ионы в большей степени, чем на свободные электроны, в результате чего поток текучей среды избирательно уносит из проточной камеры больше заряженных ионов, нежели электронов, тем самым увеличивая разделение зарядов и, следовательно, электрический потенциал между накапливающими электродами. В других вариантах реализации текучая среда может представлять собой жидкость, например, с положительно и отрицательно заряженными ионами в растворе.In some embodiments of any of the above aspects, the electric field is an ionizing electric field to ionize the fluid. The fluid may be a gas, such as air, argon, or neon, and ionization of the fluid may include generating a plasma and/or electrical discharge, such as a dark discharge or corona discharge in a flow chamber. In such embodiments, one type of charged particle is the electrons ejected from the gas molecules, and the other type of charged particle is the resulting positively charged ions of the gas. In particular, the fluid flow can affect the charged ions more than the free electrons, causing the fluid flow to selectively carry more charged ions than electrons out of the flow chamber, thereby increasing the charge separation and hence the electrical potential between storage electrodes. In other embodiments, the fluid may be a liquid, for example, with positively and negatively charged ions in solution.

Генератор электрического поля может быть выполнен с возможностью генерирования постоянного электрического поля или изменяющегося по времени электрического поля, например импульсного электрического поля, напряженность которого изменяется по времени как последовательность импульсов. В некоторых вариантах реализации генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах проточной камеры. В некоторых вариантах реализации электроды генерирования поля могут быть представлены электродами, генерирующими заряд. В других вариантах реализации электроды генерирования поля могут быть отделены от электродов накопления заряда, и могут быть электрически изолированы от проточной камеры. The electric field generator may be configured to generate a constant electric field or a time-varying electric field, such as a pulsed electric field whose strength changes over time as a train of pulses. In some embodiments, the electric field generator comprises a pair of field generating electrodes spaced apart along the field direction and located on both sides of the flow chamber. In some embodiments, the field generating electrodes may be charge generating electrodes. In other embodiments, the field generation electrodes may be separate from the charge storage electrodes, and may be electrically isolated from the flow chamber.

Электроды генерирования поля могут приводиться в действие любым приемлемым источником напряжения, например, любым источником питания высокого напряжения (ВН), к примеру, имеющим в своем составе аккумулятор в качестве источника энергии. Приемлемый источник напряжения может дополнительно или в качестве альтернативы содержать конденсатор высокого напряжения. Источник напряжения может представлять собой импульсный источник напряжения для обеспечения генератора импульсного электрического поля, генерирующего последовательность импульсов электрического поля для разделения зарядов. The field generating electrodes may be driven by any suitable voltage source, such as any high voltage (HV) power source, such as having a battery as a power source. A suitable voltage source may additionally or alternatively comprise a high voltage capacitor. The voltage source may be a pulsed voltage source to provide a pulsed electric field generator generating a train of electric field pulses for charge separation.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов в зависимости от обстоятельств вместо пары накапливающих электродов в проточной камере или сосуде высокого давления расположен один накапливающий электрод.In some embodiments of any of the above aspects, as the case may be, instead of a pair of storage electrodes, a single storage electrode is located in the flow chamber or pressure vessel.

В четвертом аспекте способ преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию включает обеспечение протекания текучей среды через проточную камеру вдоль направления потока. Текучая среда может находиться под давлением, и в связи с этим поток текучей среды может вызвать преобразование потенциальной энергии текучей среды под давлением в кинетическую энергию потока текучей среды. Электрическое поле прикладывается к текучей среде, протекающей в проточной камере. Электрическое поле имеет направление поля с составляющей вдоль направления потока. В результате положительно и отрицательно заряженные частицы текучей среды разделяются вдоль направления поля, причем одни из положительно и отрицательно заряженных частиц смещаются с обеспечением перемещения в направлении, имеющем составляющую в направлении потока, а другие из положительно и отрицательно заряженных частиц смещаются с обеспечением перемещения в направлении, имеющем составляющую в направлении, противоположном направлению потока. Все положительные и отрицательные частицы накапливаются в соответствующем токосъемнике, и ток подается из одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку. In a fourth aspect, a method for converting fluid energy into electrical energy includes causing fluid to flow through the flow chamber along a flow direction. The fluid may be under pressure and therefore the fluid flow may cause the potential energy of the pressurized fluid to be converted into kinetic energy of the fluid flow. An electric field is applied to the fluid flowing in the flow chamber. The electric field has a field direction with a component along the flow direction. As a result, the positively and negatively charged fluid particles are separated along the direction of the field, with some of the positively and negatively charged particles being displaced to move in the direction having a component in the direction of flow, and the other of the positively and negatively charged particles being displaced to be moving in the direction having a component in the direction opposite to the direction of flow. All positive and negative particles are collected in the corresponding current collector, and current is supplied from one of the current collectors to supply electrical energy to the load.

В некоторых вариантах реализации способ включает измерение величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой, и регулирование скорости потока текучей среды в зависимости от величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой. Дополнительно или альтернативно, способ может включать прием величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой, и регулировку скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой.In some embodiments, the method includes measuring a quantity indicative of the energy dissipated by the load and adjusting the fluid flow rate depending on the quantity indicative of the energy dissipated by the load. Additionally or alternatively, the method may include receiving a value indicative of the energy consumed by the load, and adjusting the fluid flow rate depending on the specified value indicative of the energy consumed by the load.

В пятом аспекте способ преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию включает обеспечение поддержания давления текучей среды в сосуде высокого давления. Электрическое поле прикладывается к текучей среде в сосуде высокого давления. В результате положительно и отрицательно заряженные частицы текучей среды разделяются вдоль направления поля. Все положительные и отрицательные частицы накапливаются в соответствующем токосъемнике, и ток подается из одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку. In a fifth aspect, a method for converting fluid energy into electrical energy includes maintaining fluid pressure in a pressure vessel. An electric field is applied to the fluid in the pressure vessel. As a result, the positively and negatively charged fluid particles are separated along the direction of the field. All positive and negative particles are collected in the corresponding current collector, and current is supplied from one of the current collectors to supply electrical energy to the load.

В некотором варианте реализации давление поддерживается в присутствии небольшого потока текучей среды из сосуда высокого давления со скоростью менее 0,1 мл/мин. In some embodiment, the pressure is maintained in the presence of a small flow of fluid from the pressure vessel at a rate of less than 0.1 ml/min.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов, относящихся к способу, способ может включать облучение текучей среды, находящейся под давлением, и/или накапливающих электродов электромагнитным излучением, в то же время обеспечивая протекание указанной текучей среды, находящейся под давлением, предпочтительно, облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм. В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов, относящихся к способу, способ может включать задержку протекания тока от токосъемника или токосъемников до тех пор, пока на указанных токосъемниках не накопится количество заряда, причем, предпочтительно, задержка протекания тока включает задержку протекания тока до тех пор, пока в искровом промежутке между свободным концом указанного токосъемника или токосъемников, выступающим наружу от сосуда высокого давления, и соответствующим токоприемным электродом не возникнет искра. В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов, относящихся к способу, электрическое поле прикладывается посредством подачи импульсов электрического поля, например, подачи импульсов приложенного напряжения для получения форм волн импульсов для напряженности электрического поля. In some embodiments of any of the above aspects relating to the method, the method may include irradiating the pressurized fluid and/or the storage electrodes with electromagnetic radiation while allowing said pressurized fluid to flow, preferably irradiating fluid under pressure, electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm. In some embodiments of any of the above aspects related to the method, the method may include delaying the flow of current from the current collector or current collectors until an amount of charge has accumulated on said current collectors, and, preferably, the delay of the current flow includes delaying the flow of current until until a spark occurs in the spark gap between the free end of said current collector or current collectors protruding outward from the pressure vessel and the corresponding current-collecting electrode. In some embodiments of any of the above method aspects, an electric field is applied by applying electric field pulses, such as applying applied voltage pulses to produce pulse waveforms for the electric field strength.

В шестом аспекте в приведенных выше аспектах, относящихся к способу, может быть использована любой подходящий путь потока, а способ может включать один или оба из следующих этапов: In a sixth aspect, in the method aspects above, any suitable flow path may be used, and the method may include one or both of the following steps:

• облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением, в то же время обеспечивая протекание указанной текучей среды, находящейся под давлением, предпочтительно, облучение текучей среды, находящейся под давлением, и/или накапливающих электродов электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм. • irradiating the pressurized fluid with electromagnetic radiation while at the same time allowing said pressurized fluid to flow, preferably irradiating the pressurized fluid and/or the storage electrodes with electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm up to 820 nm.

• задержку протекания тока от токосъемника или токосъемников до тех пор, пока на указанных токосъемниках не накопится количество заряда, причем, предпочтительно, задержка протекания тока включает задержку протекания тока до тех пор, пока в искровом промежутке между свободным концом указанного токосъемника или токосъемников, выступающим наружу от сосуда высокого давления, и соответствующим токоприемным электродом не возникнет искра.• delaying the flow of current from the current collector or current collectors until an amount of charge is accumulated on said current collectors, and preferably, the delay of the current flow includes delaying the flow of current until the spark gap between the free end of the specified current collector or current collectors protruding outward from the pressure vessel and the corresponding current-collecting electrode will not generate a spark.

В некоторых вариантах реализации любого из приведенных выше аспектов, относящихся к способу, способ включает ионизацию текучей среды, например газа, посредством приложения электрического поля к протекающей текучей среде для получения ионизированной текучей среды, содержащей отрицательно и положительно заряженные частицы. Ионизация текучей среды может включать в себя одно или более из генерирования плазмы и вызова возникновения разряда, например темного или коронного разряда.In some embodiments of any of the above aspects related to the method, the method includes ionizing a fluid, such as a gas, by applying an electric field to a flowing fluid to produce an ionized fluid containing negatively and positively charged particles. Ionization of the fluid may include one or more of generating a plasma and causing a discharge to occur, such as a dark or corona discharge.

В седьмом аспекте система для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию содержит любое из устройств, описанных выше. Система дополнительно содержит источник напряжения с ограничением по току, генерирующий ионизирующее электрическое поле, и нагрузку, подключенную к одному из электродов накопления заряда. В некоторых вариантах реализации нагрузка может быть подключена к электроду, имеющему более низкий потенциал, (то есть комбинированный электрод генерирования поля и накапливания заряда, подключенный к отрицательному полюсу источника питания, или электрод накопления заряда, расположенный рядом с электродом генерирования поля, подключенным к отрицательному полюсу источника питания), который может в некоторых вариантах реализации обеспечивать повышенную производительность, например, в случае, когда текучая среда представляет собой ионизированный газ. Например, нагрузка может быть подключена между одним из электродов накопления заряда и нулевым электрическим потенциалом. Другой электрод накопления заряда может быть подключен к нулевому электрическому потенциалу. В некоторых вариантах реализации нагрузка может быть подключена к электродам накопления заряда в приборе, работающем в буферном режиме. Нагрузка может быть подключена с одной стороны к одному электроду накопления заряда, а с другой стороны - к другому такому электроду. Один полюс нагрузки и соответствующий электрод накопления заряда могут быть заземлены. In a seventh aspect, the system for converting fluid energy into electrical energy comprises any of the devices described above. The system further comprises a current-limited voltage source that generates an ionizing electric field, and a load connected to one of the charge accumulation electrodes. In some implementations, the load may be connected to an electrode having a lower potential (i.e., a combined field generation and charge storage electrode connected to the negative pole of the power supply, or a charge storage electrode located near the field generation electrode connected to the negative pole power source) which may in some implementations provide improved performance, for example, in the case where the fluid is an ionized gas. For example, a load may be connected between one of the charge storage electrodes and zero electrical potential. Another charge storage electrode may be connected to zero electrical potential. In some implementations, the load may be connected to the charge storage electrodes in the device operating in buffer mode. The load can be connected on one side to one charge storage electrode, and on the other side to another such electrode. One pole of the load and the corresponding charge storage electrode can be earthed.

В некоторых вариантах реализации система содержит соединитель, соединяющий впускное отверстие с контейнером, в котором находится текучая среда под давлением. Контейнер может быть соединен с соединителем с возможностью демонтажа, что позволяет заменить пустой контейнер новым контейнером, содержащим текучую среду под давлением. Контейнер может быть установлен в системе в закрепленном положении с устройством и может быть выполнен с возможностью повторного наполнения текучей средой под давлением, например, через заправочное отверстие. In some embodiments, the system includes a connector that connects the inlet to a container that holds pressurized fluid. The container can be connected to the connector with the possibility of dismantling, which allows you to replace the empty container with a new container containing fluid under pressure. The container may be installed in the system in a fixed position with the device and may be configured to be refilled with pressurized fluid, for example, through a filling port.

В некоторых вариантах реализации система содержит контроллер, регулирующий скорость потока текучей среды. Контроллер может быть выполнен с возможностью приема величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой, и регулировки скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой. Дополнительно или альтернативно, контроллер может быть выполнен с возможностью приема величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой, и регулировки скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой. Величина, характеризующая рассеиваемую энергию, может быть рассеиваемой мощностью, током, потребляемым нагрузкой, падением напряжения в нагрузке или их комбинацией. Величина, характеризующая потребляемую энергию, может быть требуемой мощностью, током, потребляемым нагрузкой, падением напряжения в нагрузке или их комбинацией, скоростью или необходимым крутящим моментом, если нагрузка представляет собой двигатель, и т.д. Контроллер может управлять клапаном, регулирующим поток текучей среды; некоторые или все контроллеры могут быть установлены на контейнере с текучей средой под давлением или в связи с ним и могут быть выполнены с возможностью замены вместе с контейнером.In some embodiments, the system includes a controller that controls the flow rate of the fluid. The controller may be configured to receive a value indicative of the energy dissipated by the load and adjust the fluid flow rate depending on said value indicative of the energy dissipated by the load. Additionally or alternatively, the controller may be configured to receive a value indicative of the energy consumed by the load and adjust the fluid flow rate depending on said value indicative of the energy consumed by the load. The quantity that characterizes the dissipated energy may be the power dissipated, the current drawn by the load, the voltage drop across the load, or a combination thereof. The power input may be the power required, the current drawn by the load, the voltage drop across the load or a combination thereof, the speed or torque required if the load is a motor, and so on. The controller may control a valve that controls the flow of the fluid; some or all of the controllers may be mounted on or in connection with the pressurized fluid container and may be configured to be replaced with the container.

Нагрузка может представлять собой электродвигатель, например, установленный в электрическом транспортном средстве, таком как электрический или гибридный автомобиль, велосипед, трехколесный мотоцикл, водное судно, поезд или воздушное судно. Нагрузка может содержать сеть электроснабжения, например электроподстанцию общего пользования, или сеть электроснабжения одного или более коммерческих или жилых объектов, таких как одно или более из домов, квартир или тому подобного.The load may be an electric motor, for example, installed in an electric vehicle such as an electric or hybrid car, bicycle, tricycle, boat, train, or aircraft. The load may comprise a power supply network, such as a public power substation, or a power supply network for one or more commercial or residential properties, such as one or more houses, apartments, or the like.

В некоторых вариантах реализации система может обеспечивать возможность вытекания текучей среды из сосуда высокого давления со скоростью менее 0,1 мл/мин, например, сосуд высокого давления может иметь выпускное отверстие, выполненное с возможностью (благодаря его размерам или посредством регулируемого клапана) ограничения потока через это выпускное отверстие до менее 0,1 мл/мин для давления 10 бар, приложенного к входному отверстию, например, инертного газа, такого как неон. In some embodiments, the system may allow fluid to flow out of the pressure vessel at a rate of less than 0.1 ml/min, for example, the pressure vessel may have an outlet configured (due to its size or through an adjustable valve) to restrict flow through this is an outlet to less than 0.1 ml/min for a pressure of 10 bar applied to the inlet of, for example, an inert gas such as neon.

Восьмой аспект относится к электрическому транспортному средству, содержащему устройство и/или систему, описанную в настоящем документе. Девятый аспект относится к сети электроснабжения, содержащей устройство и/или систему, описанную в настоящем документе.The eighth aspect relates to an electric vehicle containing the device and/or system described in this document. The ninth aspect relates to a power supply network containing the device and/or system described in this document.

Раскрыты другие аспекты и варианты реализации, в которых путь потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием может иметь направление потока с составляющей в любом направлении относительно направления накопления заряда и направления поля, например, перпендикулярно одному или обоим из первого и второго направления, вместо того, чтобы быть ограниченным направлением потока с составляющей вдоль направления накопления заряда и составляющей вдоль направления поля. Other aspects and embodiments are disclosed in which the fluid flow path between the inlet and outlet may have a flow direction with a component in any direction relative to the charge accumulation direction and the field direction, such as perpendicular to one or both of the first and second directions, instead of to be limited to the flow direction with a component along the charge accumulation direction and a component along the field direction.

В любом из описанных аспектов и вариантов реализации скалярное произведение направления потока и направления поля может быть отрицательным, то есть электрическое поле ускоряет движение отрицательно заряженных частиц, например, электронов, действуя обычно в одном направлении с направлением потока текучей среды, в то время как поток текучей среды будет препятствовать действию электрического поля на положительно заряженные частицы, например, положительно заряженные ионы газа. Это может обеспечить улучшенный результат благодаря большему влиянию потока текучей среды на движение ионов, чем на движение электронов, и препятствованию потоку текучей среды притягиванию по меньшей мере доле положительных ионов к отрицательному накапливающему электроду. В других вариантах реализации скалярное произведение направления потока и направления поля может быть положительным, и электрическое поле может ускорять движение положительно заряженных частиц, например ионов газа, действуя обычно в одном направлении с направлением потока текучей среды. In any of the aspects and embodiments described, the scalar product of the direction of flow and the direction of the field may be negative, i.e., the electric field accelerates the movement of negatively charged particles, such as electrons, generally in the same direction as the direction of the fluid flow, while the fluid flow environment will prevent the action of the electric field on positively charged particles, for example, positively charged gas ions. This may provide an improved result by having the fluid flow influence the ion movement more than the electron movement and prevent the fluid flow from attracting at least a proportion of the positive ions to the negative storage electrode. In other embodiments, the dot product of the direction of flow and the direction of the field may be positive, and the electric field may accelerate the movement of positively charged particles, such as gas ions, generally in the same direction as the direction of fluid flow.

Следует понимать, что первое направление, осуществляющееся, как правило, вдоль второго направления или имеющее составляющую вдоль второго направления, эквивалентно наличию ненулевого скалярного произведения соответствующих векторов вдоль первого и второго направлений (или, если коротко, между двумя направлениями) или тому, что оба этих направления не перпендикулярны и, следовательно, угол между ними находится в пределах от нуля до угла менее 90 градусов или от угла более 90 градусов до 180 градусов (или в зависимости от того, как именно измеряется угол: от 180 градусов до угла менее 270 градусов или от угла более 270 до 360 градусов).It should be understood that the first direction, which is usually along the second direction or has a component along the second direction, is equivalent to having a non-zero dot product of the corresponding vectors along the first and second directions (or, for short, between the two directions) or both of these directions are not perpendicular and therefore the angle between them is between zero and less than 90 degrees or between more than 90 degrees and 180 degrees (or depending on how the angle is measured: from 180 degrees to less than 270 degrees, or from an angle greater than 270 to 360 degrees).

Текучая среда может представлять собой газ, например воздух, аргон или неон. Предпочтительно, аргон или неон являются химически инертными, и выделение их заряженных ионов в атмосферу является безопасным. То же самое относится и к другим инертным газам, которые могут быть применены в других вариантах реализации. Варианты реализации, в которых используются неинертные газы, такие как воздух, содержащий кислород и азот, могут включать применение устройства захвата, улавливающего и/или разряжающего ионы в текучей среде, которая вытекает из выпускного отверстия, с целью препятствования выбросу токсичных газов в атмосферу. Конечно, следует понимать, что другие варианты реализации, например с применением инертных газов, также могут включать применение такого устройства захвата. The fluid may be a gas, such as air, argon or neon. Preferably, argon or neon are chemically inert and the release of their charged ions into the atmosphere is safe. The same applies to other inert gases that can be used in other implementations. Embodiments that use non-inert gases, such as air containing oxygen and nitrogen, may include the use of a capture device that traps and/or discharges ions in the fluid that flows from the outlet to prevent the release of toxic gases into the atmosphere. Of course, it should be understood that other implementations, for example using inert gases, may also include the use of such a capture device.

В любом из вариантов реализации, описанных выше, устройство или система может быть выполнена с возможностью ограничения скоростей потока входа в проточную камеру или сосуд высокого давления и/или выхода из них до менее 0,1 мл/мин, например, менее 9×10-2 мл/мин, менее 8×10-2 мл/мин или менее 7×10-2 мл/мин, или может в целом быть выполнена с возможностью обуславливания протекания текучей среды через сосуд высокого давления или проточную камеру со скоростью потока, отличной от 0,1 мл/мин, например, 9×10-2 мл/мин, 8×10-2 мл/мин или 7×10-2 мл/мин, а также со скоростью потока выше 0,1 мл/мин, например, 0,5 мл/мин или выше, 1 мл/мин или выше, 0,05 л/мин или выше, 0,1 мл/мин или выше или 0,2 мл/мин или выше. В равной степени, устройство и/или система может быть выполнена с возможностью работы при конкретном давлении, например, давлении, отличном от 10 бар, таком как более 10 бар, например 11 бар или более или 12 бар. Давление может составлять менее 10 бар, например, 9 бар или менее, 8 бар или менее, 7, 6 или 5 бар или менее, и в любом из этих случаев давление может составлять более 1 бар, более 2 бар, более 3 бар или более 4 бар. В некоторых вариантах реализации скорость потока по существу равна нулю. Например, в некоторых вариантах реализации впускное отверстие представляет собой только канал сообщения по текучей среде с сосудом высокого давления. Следует понимать, что соответствующие варианты реализации способа могут работать соответственно. In any of the embodiments described above, the device or system may be configured to limit the flow rates of entry into and/or exit from the flow chamber or pressure vessel to less than 0.1 ml/min, for example, less than 9×10 - 2 ml/min, less than 8×10 -2 ml/min, or less than 7×10 -2 ml/min, or may generally be configured to cause fluid to flow through the pressure vessel or flow chamber at a flow rate other than 0.1 ml/min, for example, 9×10 -2 ml/min, 8×10 -2 ml/min or 7×10 -2 ml/min, and also with a flow rate above 0.1 ml/min, for example , 0.5 ml/min or more, 1 ml/min or more, 0.05 L/min or more, 0.1 ml/min or more, or 0.2 ml/min or more. Equally, the device and/or system may be configured to operate at a particular pressure, such as a pressure other than 10 bar, such as greater than 10 bar, such as 11 bar or greater, or 12 bar. The pressure may be less than 10 bar, such as 9 bar or less, 8 bar or less, 7, 6 or 5 bar or less, and in any of these cases the pressure may be more than 1 bar, more than 2 bar, more than 3 bar or more 4 bar. In some embodiments, the flow rate is essentially zero. For example, in some embodiments, the inlet is only a conduit for fluid communication with the pressure vessel. It should be understood that the respective embodiments of the method may work accordingly.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

В силу вышесказанного, варианты реализации описаны с помощью примера и иллюстрации со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых одинаковые номера позиций относятся к одинаковым элементам, и на которых:In view of the foregoing, embodiments are described by way of example and illustration with reference to the accompanying drawings, in which like reference numbers refer to like elements, and in which:

на фиг. 1 показан вариант реализации системы накопления и преобразования энергии, использующей поток текучей среды; in fig. 1 shows an embodiment of an energy storage and conversion system using fluid flow;

на фиг. 2 показан альтернативный вариант реализации системы накопления и преобразования энергии; in fig. 2 shows an alternative implementation of the energy storage and conversion system;

на фиг. 3 показано электрическое транспортное средство, содержащее систему по фиг. 1 или 2; in fig. 3 shows an electric vehicle comprising the system of FIG. 1 or 2;

на фиг. 4 показан способ преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию; in fig. 4 shows a process for converting fluid energy into electrical energy;

на фиг. 5 показан дополнительный вариант реализации системы накопления и преобразования энергии; in fig. 5 shows an additional embodiment of an energy storage and conversion system;

на фиг. 6 показана упрощенная принципиальная схема дополнительного варианта реализации; in fig. 6 shows a simplified circuit diagram of an alternate implementation;

на фиг. 7-10 показаны другие дополнительные варианты реализации системы накопления и преобразования энергии. in fig. 7-10 show other additional embodiments of the energy storage and conversion system.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Со ссылкой на фиг. 1, система 2 для преобразования энергии, накапливаемой в сжатой текучей среде, содержит устройство 4 для преобразования энергии, соединенное с резервуаром 6, содержащим сжатую текучую среду, например с контейнером со сжатой текучей средой. В некоторых вариантах реализации текучая среда представляет собой газ, например инертный газ, такой как аргон или неон. Проточная камера 8 содержит впускное отверстие 10 для текучей среды, соединенное с резервуаром 6 с помощью трубопровода 12 на одном конце, и выпускное отверстие 14 для текучей среды на другом, противоположном конце. На каждом конце предусмотрены специальные токосъемные сетчатые электроды 15, через которые протекает поток текучей среды из/через впускное и выпускное отверстия 10 и 14. В некоторых вариантах реализации отверстия проходят через соответствующий электрод 15 или находятся на одном уровне с ним. В некоторых вариантах реализации могут использоваться другие геометрические характеристики электродов, например, кольцевой электрод, расположенный вокруг соответствующего отверстия или рядом с ним, точечный электрод, расположенный рядом с соответствующим ему каналом и т.д. Электроды 15 могут быть выполнены одинаковыми или могут отличаться друг от друга с любой комбинацией раскрытых или других геометрических характеристик.With reference to FIG. 1, a system 2 for converting energy stored in a pressurized fluid comprises an energy converting device 4 connected to a reservoir 6 containing pressurized fluid, such as a pressurized fluid container. In some embodiments, the fluid is a gas, such as an inert gas such as argon or neon. The flow chamber 8 comprises a fluid inlet 10 connected to the reservoir 6 via conduit 12 at one end and a fluid outlet 14 at the other opposite end. Special current-collecting mesh electrodes 15 are provided at each end through which fluid flows from/through inlet and outlet ports 10 and 14. In some embodiments, the holes pass through or are flush with the respective electrode 15. In some embodiments, other electrode geometries may be used, such as an annular electrode located around or adjacent to the corresponding hole, a point electrode located adjacent to the corresponding channel, and so on. The electrodes 15 may be the same or may be different from each other with any combination of the disclosed or other geometries.

Пара электродов 16 генерирования поля, расположена на расстоянии друг от друга с проточной камерой 8, находящейся между ними; причем каждый электрод расположен рядом с соответствующим ему впускным или выпускным отверстием 10 и 14. Диэлектрический материал 18 расположен между каждым электродом 16 генерирования поля и смежной стенкой проточной камеры 8. В некоторых вариантах реализации диэлектрический материал 18 представляет собой твердое вещество, в других вариантах реализации он представляет собой воздух или любой другой пригодный диэлектрик. Таким образом, электроды 16 генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры 8. В некоторых вариантах реализации трубопровод 12 соединен с проточной камерой 8 посредством диэлектрического материала 18, и/или выпускной трубопровод 20 соединен с выпускным отверстием 14 посредством диэлектрического материала 18. В некоторых вариантах реализации выпускной трубопровод 20 прямо или косвенно соединен с окружающей атмосферой посредством текучей среды через выпускную ионную ловушку. A pair of field generating electrodes 16 are spaced apart with a flow chamber 8 in between; wherein each electrode is located adjacent to its respective inlet or outlet 10 and 14. Dielectric material 18 is disposed between each field generating electrode 16 and an adjacent wall of flow chamber 8. In some embodiments, dielectric material 18 is a solid, in other embodiments it is is air or any other suitable dielectric. Thus, field generation electrodes 16 are electrically isolated from flow chamber 8. In some embodiments, conduit 12 is connected to flow chamber 8 via dielectric material 18, and/or outlet conduit 20 is connected to outlet 14 via dielectric material 18. In some embodiments, the exhaust conduit 20 is directly or indirectly connected to the surrounding atmosphere by means of a fluid through an exhaust ion trap.

Источник 22 питания высокого напряжения с ограничением по току соединен с электродами 16, генерирующими поле, с целью порождения электрического поля достаточной силы внутри проточной камеры 8 для разделения заряженных частиц в текучей среде. В некоторых вариантах реализации поле имеет достаточную силу для ионизации текучей среды. Например, разность потенциалов, приложенная между электродами генерирования поля посредством источника питания, может быть достаточной для генерирования поля напряженностью 6000 В/см или более для ионизации аргона, используемого в качестве протекающей текучей среды. Более низкая напряженность поля требуется для некоторых текучих сред, таких как неон (600 В/см), в то время как более высокая напряженность поля потребуется для других текучих сред, например воздуха (30 кВ/см). Источник 22 питается от источника электрической энергии 24, например источника постоянного тока, такого как аккумулятор, например аккумулятор на 12 В. В некоторых вариантах реализации источник 22 питания выполнен с возможностью ограничения тока, что позволяет потреблять менее 2 А от аккумулятора (или другого источника тока на входе). В некоторых вариантах реализации ток в цепи, подключенной к источнику питания (ток на выходе), также может быть ограничен, например, до менее 2А. В некоторых вариантах реализации было обнаружено, что ток на выходе ограничен током пробоя, в случае, когда камера 8 заполнена воздухом, и в диапазоне от 0,05 до 0,1 А возникает искра, как было установлено в некоторых вариантах реализации. В некоторых вариантах реализации входное напряжение, приложенное к источнику питания, может варьироваться, например, от 9 до 12 В. В некоторых вариантах реализации источник 22 питания и источник 24 питания заменены конденсатором высокого напряжения, который ранее был заряжен от любого подходящего источника питания. A current limited high voltage power supply 22 is connected to the field generating electrodes 16 to generate an electric field of sufficient strength within the flow chamber 8 to separate the charged particles in the fluid. In some embodiments, the field is strong enough to ionize the fluid. For example, a potential difference applied between the field generating electrodes by the power supply may be sufficient to generate a field strength of 6000 V/cm or more to ionize the argon used as the flowing fluid. Lower field strengths are required for some fluids such as neon (600 V/cm), while higher field strengths are required for other fluids such as air (30 kV/cm). Power supply 22 is powered by an electrical power source 24, such as a DC source such as a battery, such as a 12 V battery. at the entrance). In some implementations, the current in the circuit connected to the power supply (output current) may also be limited, for example, to less than 2A. In some embodiments, it has been found that the output current is limited by the breakdown current, in the case where the chamber 8 is filled with air, and a spark occurs in the range from 0.05 to 0.1 A, as has been found in some implementations. In some implementations, the input voltage applied to the power supply may vary, for example, from 9 to 12 V. In some implementations, power supply 22 and power supply 24 are replaced by a high voltage capacitor that was previously charged from any suitable power supply.

В некоторых вариантах реализации понижающий преобразователь 26 соединен с электродом 15 накопления заряда, имеющим более низкий потенциал, в других вариантах реализации - с электродом 15 накопления заряда, имеющим более высокий потенциал (как показано), с целью понижения разности потенциалов между электродами 15 до требуемого рабочего напряжения нагрузки 28, которая подключена к понижающему преобразователю 26 для потребления тока от него и, следовательно, от устройства 4. Нагрузка 28 подключена между электродом 15 накопления заряда, и в некоторых вариантах реализации, один полюс нагрузки и соответствующий токосъемный электрод заземлены. В других вариантах реализации нагрузка 28 подключена между электродами 15 накопления заряда в приборе, работающем в буферном режиме. В некоторых вариантах реализации нагрузка 28 подключена между землей и одним из электродов, и другой из электродов накопления заряда также заземлен. In some embodiments, the buck converter 26 is connected to the charge storage electrode 15 having a lower potential, in other embodiments to the charge storage electrode 15 having a higher potential (as shown) in order to reduce the potential difference between the electrodes 15 to the desired operating voltage. load 28 which is connected to buck converter 26 to draw current from it and hence device 4. Load 28 is connected between charge storage electrode 15, and in some embodiments, one pole of the load and the associated current collector are grounded. In other embodiments, the load 28 is connected between the charge storage electrodes 15 in the buffered device. In some embodiments, load 28 is connected between ground and one of the electrodes, and the other of the charge storage electrodes is also grounded.

В некоторых частных вариантах реализации электроды 15 накопления заряда имеют площадь 1 см2 и расположены на расстоянии 1,6 см друг от друга, причем электроды генерирования поля имеют площадь 5 см2 и расположены на расстоянии 7 см друг от друга. Проточная камера имеет длину 0,07 см и внутренний объем 0,000034 м3; скорость течения в ней составляет 0,1 мл/мин (1,7×10-3 мл/с) в зависимости от сопротивления потока в трубопроводах и отверстиях 10, 12, 14, 20 и, в частности, относительно небольшого поперечного сечения потока / относительно высокого гидродинамического сопротивления выпускного отверстия 14 для достижения давления в резервуаре 1 10 бар.In some particular embodiments, the charge storage electrodes 15 have an area of 1 cm 2 and are spaced 1.6 cm apart, and the field generation electrodes have an area of 5 cm 2 and are spaced 7 cm apart. The flow chamber has a length of 0.07 cm and an internal volume of 0.000034 m 3 ; the flow rate in it is 0.1 ml/min (1.7×10 -3 ml/s) depending on the flow resistance in the pipelines and holes 10, 12, 14, 20 and, in particular, the relatively small flow cross section / relatively high hydrodynamic resistance of the outlet 14 to achieve a pressure in the tank 1 10 bar.

Со ссылкой на фиг. 2, в некоторых вариантах реализации, описанных здесь, со ссылкой на одинаковые номера позиций для одинаковых элементов, устройство 4 выполнено аналогично устройству 4, описанному выше, со ссылкой на фиг. 1, но с заменой электрода, генерирующего поле, и электрода, накапливающего заряд 15, 16 на комбинированные электроды 17, генерирующие поле и накапливающие заряд, расположенные в проточной камере 8 на ее соответствующих стенках и подключенные к источнику 22 питания. В некоторых частных вариантах реализации электроды 17 выполнены в виде трубчатых электродов, причем каждый электрод имеет свою привязку к осям координат вдоль общего направления. В некоторых вариантах реализации впускное и выпускное отверстия 10, 14 расположены на соответствующих полюсах электродов 17. В некоторых вариантах реализации источник 22 питания выполнен с возможностью предотвращения или сильного ограничения тока, порожденного электронами, движущимися в сторону положительного полюса источника 22 питания, например, посредством диода, связанного с положительным полюсом источника 22 питания.With reference to FIG. 2, in some of the embodiments described herein with reference to like reference numerals for like elements, device 4 is similar to device 4 described above with reference to FIG. 1, but with the replacement of the field-generating electrode and the charge-accumulating electrode 15, 16 with combined field-generating and charge-accumulating electrodes 17 located in the flow chamber 8 on its respective walls and connected to the power source 22. In some particular embodiments, the electrodes 17 are made in the form of tubular electrodes, with each electrode having its own binding to the coordinate axes along the general direction. In some embodiments, the inlet and outlet ports 10, 14 are located at the respective poles of the electrodes 17. In some embodiments, the power supply 22 is configured to prevent or severely limit the current generated by electrons moving towards the positive pole of the power supply 22, for example, by means of a diode associated with the positive pole of the power supply 22.

Комбинированные электроды 17, генерирующие поле и накапливающие заряд, подключены к соответствующим полюсам источника 22 питания. Понижающий преобразователь 26 подключен к одному из электродов 17 параллельно с источником 22 питания (который ограничивает или блокирует протекание тока от электрода 17 обратно к источнику питания, как описано выше), и нагрузка 28 подключена к понижающему преобразователю 26. В частности, понижающий преобразователь 26 и нагрузка 28 подключены между электродами 17. В некоторых вариантах реализации один полюс нагрузки и один из электродов 17 заземлены. В некоторых вариантах реализации нагрузка подключена между одним из электродов 17 (например, электрод с более низким потенциалом) и землей, а другой электрод 17 заземлен с целью замыкания цепи. Combined electrodes 17, generating a field and accumulating charge, connected to the corresponding poles of the power source 22. The buck converter 26 is connected to one of the electrodes 17 in parallel with the power supply 22 (which restricts or blocks the flow of current from the electrode 17 back to the power source as described above), and the load 28 is connected to the buck converter 26. In particular, the buck converter 26 and a load 28 is connected between the electrodes 17. In some embodiments, one pole of the load and one of the electrodes 17 are grounded. In some embodiments, a load is connected between one of the electrodes 17 (eg, the lower potential electrode) and ground, and the other electrode 17 is grounded to complete the circuit.

Со ссылкой на фиг. 3, электрическое транспортное средство 30, например электромобиль, содержит резервуар 6, соединенный с устройством 4 для преобразования энергии, как описано выше. Устройство 4 для преобразования энергии подключено к источнику 22 питания и нагрузке 28, как описано выше. Нагрузка 28 представляет собой электродвигатель, соединенный с трансмиссией 32 транспортного средства, для обеспечения движения транспортного средства, например, его ведущих колес. В некоторых вариантах реализации энергия, накапливаемая в резервуаре с текучей средой 6 под давлением, является единственным источником энергии, необходимой для движения транспортного средства. В некоторых вариантах реализации резервуар 6 соединен устройством 4 с возможностью демонтажа и может быть заменен на полный резервуар, в случае, если он пуст. В других вариантах реализации резервуар 6, независимо от того, является ли он демонтируемым/заменяемым или нет, может быть повторно заполнен текучей средой под давлением через заправочное отверстие в электрическом транспортном средстве 30.With reference to FIG. 3, an electric vehicle 30, such as an electric car, includes a reservoir 6 connected to a power conversion device 4 as described above. The power conversion device 4 is connected to a power source 22 and a load 28 as described above. The load 28 is an electric motor connected to the transmission 32 of the vehicle to drive the vehicle, such as its drive wheels. In some embodiments, the energy stored in the pressurized fluid reservoir 6 is the only source of energy needed to propel the vehicle. In some embodiments, the tank 6 is connected by the device 4 to be dismantled and can be replaced with a full tank, in case it is empty. In other embodiments, reservoir 6, whether removable/replaceable or not, can be refilled with pressurized fluid through a filling port in electric vehicle 30.

Контроллер 33 принимает входные данные от одного или более из интерфейса для водителя транспортного средства (например, требуемой скорости или крутящего момента), нагрузки/двигателя 28 (например, потребляемый ток, действительный ток) и резервуара 6 (например, давления в резервуаре, в случае измерения датчиками давления и/или датчиками потока, связанными, например, с резервуаром) и управляет источником 22 питания, в частности, напряжением на электродах 16 или 17, в зависимости от обстоятельств, и клапаном (не показан), регулирующим поток текучей среды от резервуара 6 к устройству 4. Контроллер 33 в соответствии с частными вариантами реализации управляет приложенным напряжением и потоком на основе адекватного алгоритма управления, например, используя отрицательную обратную связь для регулирования тока, потока, выходного крутящего момента или скорости двигателя. Например, напряженность поля (то есть напряжение, приложенное к электродам 15/17) может регулироваться на основании потребления мощности, при этом напряженность поля увеличивается в зависимости от потребления мощности. Следует понимать, что приемлемый контроллер, реализующий адекватный алгоритм управления, в некоторых вариантах реализации включен в варианты реализации, изображенные на фиг. 1 и фиг. 2, т.е. независимо от конкретного применения, как описано со ссылкой на фиг. 3. Конечно, должно быть понятно, что реализуется конкретный алгоритм управления, а измеренные или полученные и контролируемые величины будут варьироваться от одного приложения к другому.Controller 33 receives input from one or more of an interface to the vehicle driver (eg, desired speed or torque), load/motor 28 (eg, draw current, actual current) and reservoir 6 (eg, reservoir pressure, in case measurements by pressure sensors and/or flow sensors associated, for example, with the tank) and controls the power supply 22, in particular the voltage on the electrodes 16 or 17, as the case may be, and a valve (not shown) that regulates the flow of fluid from the tank 6 to device 4. Controller 33, in accordance with particular embodiments, controls the applied voltage and flux based on an adequate control algorithm, such as using negative feedback to control current, flux, output torque, or motor speed. For example, the field strength (ie, the voltage applied to the electrodes 15/17) can be adjusted based on the power consumption, with the field strength increasing depending on the power consumption. It should be understood that an acceptable controller implementing an adequate control algorithm is, in some embodiments, included in the embodiments depicted in FIG. 1 and FIG. 2, i.e. regardless of the particular application, as described with reference to FIG. 3. Of course, it should be clear that a specific control algorithm is being implemented, and the measured or obtained and controlled values will vary from one application to another.

Со ссылкой на фиг. 4, описан способ управления системой накопления и преобразования энергии. Поток текучей среды из резервуара 6 в устройство 4 инициируется на этапе 34, а на этапе 36 электрическое поле прикладывается к электродам 16/17 для разделения заряженных частиц в текучей среде. В некоторых вариантах реализации отсутствует или по существу отсутствует поток текучей среды, и считается, что кинетическая энергия в основном обеспечивается тепловым движением вследствие давления, и в таких вариантах реализации (описанных дополнительно ниже) давление прикладывают к камере 8 посредством наполнения ее текучей средой под давлением, причем выпускное отверстие закрыто или выпуск отсутствует, а камера 8 остается соединенной с источником текучей среды под давлением, например, резервуаром 6, или камера изолирована от этого резервуара. В вариантах реализации, в которых текучая среда представляет собой газ, указанный газ ионизируется электрическим полем. Например, в некоторых вариантах реализации электрическое поле вызывает темный или коронный разряд в газе. В некоторых вариантах реализации текучая среда протекает вдоль направления электрического поля, в зависимости от геометрических характеристик устройства 4. На этапе 38 заряженные частицы (либо собственные частицы текучей среды, либо генерируемые в процессе ионизации, например ионы газа и электроны), накапливаются с помощью накапливающих электродов 16. Поток текучей среды может по-разному влиять на заряженные частицы, например, вследствие подвижности каждой частицы и/или расположения электродов относительно потока. В результате заряженные частицы одного типа преимущественно могут покинуть устройство 4 через выпускное отверстие 20, а заряженные частицы другого типа преимущественно могут быть собраны с помощью соответствующего электрода 15/17, в зависимости от обстоятельств. В результате поток текучей среды может увеличивать разность потенциалов между электродами 15/17 по сравнению той, какой она была бы в противном случае, и соответствующий избыточный заряд может потребляться в качестве тока нагрузкой 28 для выполнения электрических работ на этапе 40. With reference to FIG. 4, a method for controlling a power storage and conversion system is described. The flow of fluid from reservoir 6 to device 4 is initiated in step 34 and in step 36 an electric field is applied to electrodes 16/17 to separate the charged particles in the fluid. In some embodiments, there is no or substantially no fluid flow and the kinetic energy is considered to be primarily provided by thermal motion due to pressure, and in such embodiments (described further below), pressure is applied to chamber 8 by filling it with pressurized fluid, and the outlet is closed or there is no outlet, and the chamber 8 remains connected to a source of fluid under pressure, for example, a reservoir 6, or the chamber is isolated from this reservoir. In embodiments where the fluid is a gas, said gas is ionized by an electric field. For example, in some embodiments, an electric field induces a dark or corona discharge in a gas. In some embodiments, the fluid flows along the direction of the electric field, depending on the geometry of the device 4. In step 38, charged particles (either the fluid's own particles or those generated by the ionization process, such as gas ions and electrons) are collected by the storage electrodes. 16. Fluid flow can affect charged particles differently, for example, due to the mobility of each particle and/or the position of the electrodes relative to the flow. As a result, charged particles of one type can advantageously leave the device 4 through the outlet 20, and charged particles of another type can advantageously be collected by the respective electrode 15/17, as the case may be. As a result, fluid flow may increase the potential difference between the electrodes 15/17 over what it would otherwise be, and the corresponding excess charge may be drawn as current by load 28 to perform electrical work at step 40.

Как описано выше, потоком текучей среды на этапе 34 (например, через клапан) или приложенным электрическим полем на этапе 36 (например, через настройку напряжения для источника 22 питания) можно управлять на основе одного или более измеренных или принятых параметров в некоторых вариантах реализации. Измеренный параметр может характеризовать энергию, рассеиваемую нагрузкой, а принятый параметр может характеризовать энергию, потребляемую нагрузкой. Управление может основываться на измеряемых параметрах, таких как давление в резервуаре 6. Кроме того, напряжение от источника 22 питания управляется, например, как описано выше, на основе потребляемой мощности, с целью обеспечения напряженности поля, достаточной для ионизации текучей среды в случае вариантов реализации, в которых текучая среда представляет собой газ, а также для того, чтобы устройство 4 могло обеспечивать требуемую мощность. В некоторых вариантах реализации напряжение может изменяться со временем. Например, в некоторых вариантах реализации более высокое напряжение первоначально подается источником 22 питания до тех пор, пока в газе не произойдет разряд и/или образование плазмы, а после напряжение опустится до более низкого уровня, достаточного для поддержания разряда или генерирования плазмы. Управление напряженностью поля может быть основано на обратной связи, протоколе времени или на том и другом с целью достижения эффективного использования текучей среды и удовлетворения требований к потребляемой мощности.As described above, fluid flow at step 34 (for example, through a valve) or an applied electric field at step 36 (for example, through a voltage setting for power supply 22) can be controlled based on one or more measured or received parameters in some embodiments. The measured parameter may represent the energy dissipated by the load, and the received parameter may represent the energy consumed by the load. The control may be based on measurable parameters such as the pressure in the reservoir 6. In addition, the voltage from the power supply 22 is controlled, for example, as described above, based on power consumption, in order to provide a field strength sufficient to ionize the fluid in the case of embodiments , in which the fluid is a gas, and so that the device 4 can provide the required power. In some implementations, the voltage may change over time. For example, in some embodiments, a higher voltage is initially applied by the power supply 22 until the gas is discharged and/or plasma is formed, and then the voltage is lowered to a lower level sufficient to sustain the discharge or generate the plasma. The field strength control may be based on feedback, time protocol, or both in order to achieve efficient use of the fluid and meet power requirements.

Скорость потока можно регулировать таким образом, чтобы она была по существу постоянной в достижимой степени, например, при изменении давления внутри резервуара 6 и/или исходя из потребляемой или действительной мощности, рассеиваемой в нагрузке (или связанной характеристики, см. выше). В некоторых вариантах реализации контроллер может реагировать на потребляемую/рассеиваемую мощность, посредством увеличения скорости потока и/или напряжения питания. Дополнительно или альтернативно, в некоторых вариантах реализации контроллер регулирует давление внутри проточной камеры 8, например, в ответ на сигнал от датчика, измеряющего давление внутри проточной камеры 8. Скорость потока и/или давление можно контролировать путем управления сопротивлением потока впускного трубопровода и впускного отверстия 12, 10 с одной стороны и/или сопротивления потока выпускного трубопровода и выпускного отверстия 14, 20 с другой стороны. Например, в некоторых вариантах реализации дроссельный клапан может быть предусмотрен в одном или обоих трубопроводах 12, 14 и/или отверстия 10, 20 могут иметь переменную апертуру. В некоторых вариантах реализации дроссельный клапан и/или переменная апертура, в зависимости от обстоятельств, находятся под управлением контроллера, например, для управления скоростью потока и/или давлением, как описано выше. The flow rate can be controlled so that it is essentially constant to the extent achievable, for example, as the pressure inside the tank 6 changes and/or based on the absorbed or actual power dissipated in the load (or related characteristic, see above). In some implementations, the controller may respond to the consumed/dissipated power by increasing the flow rate and/or supply voltage. Additionally or alternatively, in some embodiments, the controller regulates the pressure within the flow chamber 8, for example, in response to a signal from a sensor measuring the pressure within the flow chamber 8. The flow rate and/or pressure can be controlled by controlling the flow resistance of the inlet conduit and inlet 12 , 10 on one side and/or the flow resistance of the outlet pipe and outlet 14, 20 on the other side. For example, in some embodiments, a throttling valve may be provided in one or both conduits 12, 14 and/or openings 10, 20 may have a variable aperture. In some embodiments, the throttling valve and/or variable aperture, as the case may be, are under the control of the controller, for example, to control the flow rate and/or pressure, as described above.

Следует понимать, что описанные аспекты управления применимы ко всем описанным вариантам реализации, включая описанные выше, со ссылкой на фиг. 1, 2 или 3, а также дополнительные варианты реализации, относящиеся к протекающим текучим средам и описанные ниже. It should be understood that the described aspects of control apply to all described embodiments, including those described above with reference to FIG. 1, 2 or 3, as well as additional implementations related to flowing fluids and described below.

В некоторых вариантах реализации направление потока и направление поля в целом могут быть ориентированы в противоположных направлениях (то есть иметь отрицательное скалярное произведение). В этих вариантах реализации положительно заряженные частицы склонны перемещаться в различных направлениях под действием электрического поля и потока. В случае, когда ионизированный газ применяется в качестве рабочей текучей среды, это означает, что положительные ионы газа, по сути, уносятся потоком от соответствующего им захватывающего электрода 16/17 и, таким образом, могут эффективно удаляться из устройства 4, в то время как более подвижные электроны в меньшей степени подвержены влиянию потока текучей среды и в любом случае будут смещены потоком текучей среды к соответствующему им захватывающему электроду 16/17. Однако в некоторых вариантах реализации относительная ориентация потока текучей среды и электрического поля может быть противоположной. In some implementations, the direction of flow and the direction of the field as a whole may be oriented in opposite directions (ie, have a negative dot product). In these embodiments, positively charged particles tend to move in different directions under the influence of an electric field and flow. In the case where an ionized gas is used as the working fluid, this means that positive gas ions are essentially carried away by the flow from their respective capture electrode 16/17 and thus can be effectively removed from the device 4, while the more mobile electrons are less affected by the fluid flow and will in any case be displaced by the fluid flow towards their respective capture electrode 16/17. However, in some embodiments, the relative orientation of the fluid flow and the electric field may be reversed.

Рабочие характеристики частного варианта реализации, описанного выше со ссылкой на фиг. 1, были охарактеризованы с помощью иллюстрации с изменением входного напряжения источника 22 питания в диапазоне от 9 до 12 В для фиксированной скорости потока 0,1 мл/мин, давления резервуара 10 бар и тока питания 2 А и двух нагрузок, что привело к изменению мощности, рассеиваемой на нагрузке выше порогового входного напряжения. Выходное напряжение источника питания в импульсном режиме составляло приблизительно 30 кВ при пороговом входном напряжении и приблизительно 45 кВ при максимальном входном напряжении питания 12 В. Некоторые результаты представлены в следующей таблице:The performance of the particular embodiment described above with reference to FIG. 1 were characterized by the illustration with the input voltage of the power supply 22 varying from 9 to 12 V for a fixed flow rate of 0.1 ml/min, a reservoir pressure of 10 bar and a supply current of 2 A and two loads, which resulted in a change in power dissipated by the load above the threshold input voltage. The output voltage of the switching power supply was approximately 30 kV at the threshold input voltage and approximately 45 kV at the maximum input supply voltage of 12 V. Some of the results are presented in the following table:

Нагрузка, ОмLoad, Ohm Пороговое напряжение источника питания, ВThreshold voltage of the power supply, V Мощность, рассеиваемая при пороговом напряжении, ВтPower dissipated at threshold voltage, W Мощность, рассеиваемая при максимальном напряжении, ВтPower dissipated at maximum voltage, W 10ten 9,69.6 6,46.4 4040 4,74.7 9,79.7 13,613.6 340340

Со ссылкой на фиг. 5, в некоторых вариантах реализации системы 2 накапливающие электроды 10, 14 представляют собой стержни из вольфрама, например, торированного вольфрама, проходящие через стенки проточной камеры 8, например, кварцевой камеры или стеклянной/силикатной камеры, причем указанные стенки уплотнены вокруг накапливающих электродов. Следует понимать, что можно использовать любой непроводящий материал, который может выдерживать давления и температуры, присутствующие в каждом варианте осуществления, и, аналогично, можно использовать любой подходящий материал для электродов. Впускное отверстие 12 и выпускное отверстие 20 ориентированы относительно камеры 8 таким образом, что обеспечивают поток текучей среды по существу диагонально по камере 8. На фиг. 5 показаны только камера 8 и ее компоненты, остальные компоненты в целях ясности опущены и в некоторых вариантах осуществления являются такими, как описаны выше со ссылкой на фиг. 1. На фиг. 6 показана упрощенная принципиальная схема, на которой устройство 4 представлено источником напряжения с положительным и отрицательным полюсами, соответствующими накапливающим электродам 10, 14. With reference to FIG. 5, in some embodiments of system 2, the storage electrodes 10, 14 are rods of tungsten, such as thoriated tungsten, passing through the walls of a flow chamber 8, such as a quartz chamber or a glass/silicate chamber, said walls being sealed around the storage electrodes. It should be understood that any non-conductive material that can withstand the pressures and temperatures present in each embodiment can be used, and likewise any suitable electrode material can be used. Inlet 12 and outlet 20 are oriented with respect to chamber 8 so as to allow fluid to flow substantially diagonally across chamber 8. FIG. 5 only shows the camera 8 and its components, other components are omitted for the sake of clarity and in some embodiments are as described above with reference to FIG. 1. In FIG. 6 shows a simplified circuit diagram, in which the device 4 is represented by a voltage source with positive and negative poles corresponding to the storage electrodes 10, 14.

В некотором варианте реализации, например, любом из вариантов реализации, описанных выше, на этапе 36 приложенное электрическое поле является импульсным, то есть, выходное напряжение источника 22 питания является импульсным для создания импульсной формы волны напряженности электрического поля / разности потенциалов между электродами 16, которая содержит последовательность импульсов. Например, эти импульсы могут иметь сложную форму, например, большой импульс, на каждой стороне которого расположены меньшие импульсы, при этом ширина импульса составляет 1 мс, а продолжительность цикла - 4 мс. Следует понимать, что можно применять другие формы импульсов, например, форму с плоским верхом, синусообразную форму, колокообразную форму или любую другую подходящую форму. Дополнительно или альтернативно, в некоторых вариантах реализации камера 8, например, в частности, накапливающие электроды, может быть облучена электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм, например УФ-излучением, для того, чтобы способствовать ионизации в камере 8. В таких вариантах реализации соответствующий источник излучения/света (не показан) соответственно расположен относительно камеры 8 для облучения этой камеры. In some implementation, for example, any of the implementations described above, at step 36 the applied electric field is pulsed, that is, the output voltage of the power supply 22 is pulsed to create a pulsed electric field strength/potential difference waveform between the electrodes 16, which contains a sequence of pulses. For example, these pulses may have a complex shape, such as a large pulse, on each side of which are smaller pulses, with a pulse width of 1 ms and a cycle time of 4 ms. It should be understood that other pulse shapes can be used, for example, a flat top shape, a sine shape, a bell shape, or any other suitable shape. Additionally or alternatively, in some embodiments, the chamber 8, for example, in particular the storage electrodes, may be irradiated with electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm, such as UV radiation, in order to promote ionization in the chamber 8. In such embodiments, a suitable radiation/light source (not shown) is suitably positioned relative to chamber 8 for irradiating that chamber.

С использованием варианта реализации, описанного со ссылкой на фиг. 5, был проведен одноминутный экспериментальный прогон потока газа (газообразного неона) через камеру 8 с приложенным импульсным электрическим полем и со следующими экспериментальными параметрами и результатом:Using the embodiment described with reference to FIG. 5, a one-minute experimental run of a gas flow (gaseous neon) through chamber 8 with an applied pulsed electric field was carried out and with the following experimental parameters and result:

Приложенное импульсное электрическое полеApplied pulsed electric field Разность потенциалов, кВPotential difference, kV Значение резистора, омResistor value, ohm Скорость потока, л/мFlow rate, l/m Давление газа, барGas pressure, bar Измеренное среднеквадратичное напряжение, ВMeasured rms voltage, V Рассчитанный среднеквадратичный ток, АCalculated rms current, A Рассчитанная среднеквадратичная мощость, ВтCalculated RMS power, W Входная мощность,
Втinput power,
Tue 50,050.0 0,100.10 0,20.2 10ten 6,46.4 6464 410410 6,06.0

Разность потенциалов соответствует импульсной разности потенциалов для электродов 16 и, следовательно, импульсному выходу источника 22 питания (с формой волны, как описано выше в частном примере и с максимальной амплитудой 50 кВ, среднеквадратичным 4 кВ), значение резистора представляет собой значение нагрузки/измеренного резистора, показанного на фиг. 6, где среднеквадратичное значение напряжения в течение всего прогона измеряется с использованием осциллографа, а среднеквадратичные значения тока и мощности рассчитываются на основе значения резистора нагрузки. Входная мощность является мощностью, подаваемой на источник 22 питания для создания разности потенциалов. Скорость потока (литров в минуту) и давление газа относятся к скорости потока и давлению газа внутри камеры 9. Можно видеть, что рассчитанная среднеквадратичная мощность, рассеиваемая на нагрузке, превышает входную мощность, при этом считается, что эта разность в мощности обеспечивается за счет кинетической энергии потока ионизированного газа под давлением. The potential difference corresponds to the impulse potential difference for the electrodes 16 and hence the impulse output of the power supply 22 (with the waveform as described above in the particular example and with a maximum amplitude of 50 kV, 4 kV rms), the value of the resistor is the value of the load/measured resistor shown in FIG. 6, where the RMS voltage throughout the run is measured using an oscilloscope, and the RMS current and power are calculated based on the value of the load resistor. The input power is the power supplied to the power supply 22 to create a potential difference. The flow rate (liters per minute) and gas pressure refer to the flow rate and pressure of the gas inside the chamber 9. It can be seen that the calculated RMS power dissipated in the load exceeds the input power, and this power difference is considered to be due to the kinetic energy flow of ionized gas under pressure.

В следующей таблице представлены соответствующие данные для приложенного постоянного электрического поля с неизменными в остальном экспериментальными параметрами.The following table presents the corresponding data for an applied constant electric field with otherwise unchanged experimental parameters.

Приложенное постоянное электрическое полеApplied constant electric field Разность потенциалов, кВPotential difference, kV Значение резистора, омResistor value, ohm Скорость потока, л/мFlow rate, l/m Давление газа, барGas pressure, bar Измеренное среднеквадратичное напряжение, ВMeasured rms voltage, V Рассчитанный среднеквадратичный ток, АCalculated rms current, A Рассчитанная среднеквадратичная мощость, ВтCalculated RMS power, W Входная мощность
ВтInput power
Tue 50,050.0 0,100.10 0,20.2 10ten 2,42.4 2424 5858 1,51.5

Можно видеть, что импульсное применение электрического поля может способствовать лучшему извлечению энергии из потока газа под давлением, при этом отношение рассчитанной мощности, рассеиваемой на нагрузке, к электрической входной мощности для приложенного импульсного поля составляет 68, а для приложенного постоянного поля - 39.It can be seen that the pulsed application of an electric field can contribute to a better extraction of energy from a pressurized gas stream, with the ratio of the calculated power dissipated in the load to the electrical input power for an applied pulsed field is 68, and for an applied constant field - 39.

Со ссылкой на фиг. 7, в одном варианте приведенных выше вариантов реализации в камере 8 расположен только один накапливающий электрод 14, который может быть присоединен к нагрузке плавающим или заземленным способом. With reference to FIG. 7, in one embodiment of the above embodiments, only one storage electrode 14 is located in the chamber 8, which can be connected to the load in a floating or grounded manner.

Со ссылкой на фиг. 8, в некоторых вариантах, применимых ко всем вариантам реализации, описанным выше и ниже, предусмотрены средства для задержки начала протекания тока для обеспечения возможности накопления большего количества заряда на накапливающих электродах 10, 14. В частности, в некоторых вариантах реализации свободные концы 50 накапливающих электродов 10, 14 заключены в соответствующую дополнительную камеру 52, уплотненную относительно камеры 8 и наполненную инертным газом с низким напряжением пробоя, например неоном, через дополнительное соответствующее входное отверстие 54. Дополнительный соответствующий электрод 56, например, вольфрамовый электрод, проходит с уплотнением через стенку камеры 52 с совмещением со свободными концами 50 для того, чтобы таким образом задавать искровой промежуток между каждым свободным концом 50 и соответствующим дополнительным электродом 56. Дополнительные электроды 56 соединены с остальной системой 2 (не показана) место накапливающих элетродов 10, 14. With reference to FIG. 8, in some embodiments applicable to all embodiments described above and below, means are provided to delay the start of current flow to allow more charge to be stored at the storage electrodes 10, 14. In particular, in some embodiments, the free ends 50 of the storage electrodes 10, 14 are enclosed in a corresponding additional chamber 52 sealed against the chamber 8 and filled with an inert gas with a low breakdown voltage, such as neon, through an additional corresponding inlet 54. An additional corresponding electrode 56, for example, a tungsten electrode, passes with a seal through the wall of the chamber 52 in alignment with the free ends 50 in order to thus set the spark gap between each free end 50 and the corresponding additional electrode 56. The additional electrodes 56 are connected to the rest of the system 2 (not shown) in place of the storage electrodes 10, 14.

По мере протекания текучей среды через камеру 8 при ионизации приложенным электрическим полем на накапливающих электродах 10, 14 накапливается заряд до тех пор, пока разность потенциалов между накапливающими электродами 10, 14 не превысит напряжение пробоя инертного газа в других камерах 52 через искровой промежуток, в этот момент происходит разряд, и ток течет через дополнительные электроды 56 до тех пор, пока сохраняется искра. Таким образом, можно видеть, что протекание тока задерживается до тех пор, пока на электродах 10, 14 не накопится достаточный заряд для того, чтобы вызывать искру. Конечно, следует понимать, что в связанных вариантах реализации также может быть использован любой другой способ задержки начала протекания тока, например, с использованием реле или переключателя с переключением за счет изменения напряжения, диода или таймерного переключателя вместо искрового промежутка. As the fluid flows through the chamber 8 during ionization by an applied electric field, a charge accumulates on the storage electrodes 10, 14 until the potential difference between the storage electrodes 10, 14 exceeds the breakdown voltage of the inert gas in other chambers 52 through the spark gap, in this moment, a discharge occurs and current flows through the additional electrodes 56 as long as the spark persists. Thus, it can be seen that the current flow is delayed until sufficient charge has accumulated on the electrodes 10, 14 to cause a spark. Of course, it should be understood that in related embodiments, any other method of delaying the onset of current flow may also be used, such as using a relay or voltage switching switch, a diode, or a timer switch instead of a spark gap.

Как кратко упомянуто выше, энергия, накопленная в текучей среде под давлением, может быть преобразована в электрическую энергию также главным образом или исключительно приложением давления к текучей среде как таковой. Описанные выше варианты реализации на основе потока могут быть преобразованы в варианты реализации с основой на давлении посредством перекрытия выпускного отверстия 20 либо постоянным, либо съемным способом, например, с использованием запорного крана. В некоторых вариантах реализации, показанных на фиг. 9, камера 8 модифицирована посредством полного удаления выпускного отверстия 20 таким образом, что камера 8 сообщается по текучей среде только через впускное отверстие 12. As briefly mentioned above, energy stored in a pressurized fluid can also be converted into electrical energy primarily or exclusively by applying pressure to the fluid itself. The flow-based embodiments described above can be converted to pressure-based embodiments by shutting off outlet 20 either permanently or in a removable manner, such as using a stopcock. In some embodiments shown in FIG. 9, chamber 8 is modified by completely removing outlet 20 such that chamber 8 is in fluid communication only through inlet 12.

Экспериментальный одноминутный прогон преобразования энергии на основе давления был проведен с использованием варианта реализации, показанного на фиг. 5 и 6, с блокированным выпускным отверстием 20, при этом экспериментальные параметры и результаты представлены в следующей таблице для импульсного электрического поля (с теми же параметрами, как описаны выше для эксперимента на основе потока). В начале эксперимента камера была наполнена газообразным неоном под давлением 10 бар, а затем камера была уплотнена от источника газа. В ходе эксперимента наблюдалось падение давления, предположительно вследствие преобразования энергии, поскольку давление было по существу постоянным в течение аналогичного периода времени без потребления тока от токосъемника.An experimental one-minute pressure-based power conversion run was conducted using the embodiment shown in FIG. 5 and 6 with outlet 20 blocked, with the experimental parameters and results presented in the following table for a pulsed electric field (with the same parameters as described above for the flow-based experiment). At the beginning of the experiment, the chamber was filled with gaseous neon at a pressure of 10 bar, and then the chamber was sealed from the gas source. During the experiment, a pressure drop was observed, presumably due to energy conversion, since the pressure was essentially constant for a similar period of time without drawing current from the current collector.

Приложенное импульсное электрическое полеApplied pulsed electric field Разность потенциалов, кВPotential difference, kV Значение резистора, омResistor value, ohm Начальное давление газа, барInitial gas pressure, bar Конечное давление газа, барFinal gas pressure, bar Измеренное среднеквадратичное напряжение, ВMeasured rms voltage, V Рассчитанный среднеквадратичный ток, АCalculated rms current, A Рассчитанная среднеквадратичная мощость, ВтCalculated RMS power, W Входная мощность
ВтInput power
Tue 50,050.0 0,100.10 10ten <0,1<0.1 6,46.4 6464 360360 6,06.0

Рассчитанная среднеквадратичная мощность рассчитывается для всей одной минуты эксперимента и, следовательно, усредняется по изменению давления во время этого эксперимента. The calculated RMS power is calculated over the entire one minute of the experiment and is therefore averaged over the change in pressure during that experiment.

Как и в случае описанных выше вариантов реализации, относящихся к потоку, варианты реализации, относящиеся к давлению, могут в равной степени работать с импульсным или постоянным приложенным полем с неизменными в остальном экспериментальными параметрами. Экспериментальные параметры и результаты представлены в следующей таблице: As with the flow-related implementations described above, the pressure-related implementations can equally operate with a pulsed or constant applied field with otherwise unchanged experimental parameters. Experimental parameters and results are presented in the following table:

Приложенное постоянное электрическое полеApplied constant electric field Разность потенциалов, кВPotential difference, kV Значение резистора, омResistor value, ohm Начальное давление газа, барInitial gas pressure, bar Конечное давление газа, барFinal gas pressure, bar Измеренное среднеквадратичное напряжение, ВMeasured rms voltage, V Рассчитанный среднеквадратичный ток, АCalculated rms current, A Рассчитанная среднеквадратичная мощость, ВтCalculated RMS power, W Входная мощность
ВтInput power
Tue 50,050.0 0,100.10 10ten <0,1<0.1 6,46.4 6464 4040 1,51.5

Как можно видеть, можно наблюдать аналогичную тенденцию, что и для экспериментов на основе потока. Для полноты следует отметить, что более низкая входная мощность обусловлена использованием различного источника питания и меньшим током, потребляемым этим источником питания для поддержания постоянного поля, в отличие от постоянной зарядки и разрядки электродов поля. As can be seen, a similar trend can be observed as for flow-based experiments. For completeness, it should be noted that the lower input power is due to the use of a different power supply and the lower current consumed by this power supply to maintain a constant field, as opposed to constantly charging and discharging the field electrodes.

Как описано выше, любой вариант реализации на основе потока может быть преобразован в вариант реализации на основе давления посредством блокировки выпускного отверстия 20. В некоторых вариантах реализации, показанных на фиг. 9, камера 8 модифицирована посредством полного удаления выпускного отверстия 20 таким образом, что камера 8 сообщается по текучей среде только через впускное отверстие 12, причем в некоторых вариантах реализации другие компоненты устройства 4 остаются неизмененными. В некоторых вариантах реализации, показанных на фиг. 10, перегородка 58, например, кварцевое окно, делит с уплотнением камеру 8 на две части, каждая из которых содержит один из накапливающих электродов 10, 14, причем выпускное отверстие 20 присоединено как дополнительное входное отверстие 12 таким образом, что каждая часть камеры 8 имеет соответствующее входное отверстие 12, присоединенное к источнику текучей среды под давлением, давление поддерживается независимо в каждой части камеры 8, а в некоторых вариантах реализации другие компоненты устройства 4 остаются неизмененными. В некоторых вариантах реализации камера выполнена как единая деталь, содержащая стенку камеры и перегородку 58. As described above, any flow-based implementation can be converted to a pressure-based implementation by blocking outlet 20. In some embodiments shown in FIG. 9, chamber 8 is modified by completely removing outlet 20 such that chamber 8 is in fluid communication only through inlet 12, with other components of device 4 remaining unchanged in some embodiments. In some embodiments shown in FIG. 10, a partition 58, for example a quartz window, divides with a seal chamber 8 into two parts, each of which contains one of the storage electrodes 10, 14, with the outlet 20 connected as an additional inlet 12 in such a way that each part of the chamber 8 has a corresponding inlet 12 connected to a source of pressurized fluid, the pressure is maintained independently in each part of the chamber 8, and in some implementations, other components of the device 4 remain unchanged. In some embodiments, the chamber is made as a single piece containing the chamber wall and baffle 58.

Частные варианты реализации были описаны выше в качестве примера с целью иллюстрации аспектов раскрытия. Следует понимать, что объем изобретения изложен в прилагаемой формуле изобретения. Многие модификации и различные комбинации признаков будут очевидны для специалиста в данной области техники, например, как изложено выше, которые находятся в пределах объема формулы изобретения. Кроме того, следует понимать, что порядок этапов вариантов реализации способа может быть изменен на более приемлемый и что некоторые или все этапы могут выполняться в полностью или частично перекрывающихся во времени отношениях. В равной степени, признаки различных вариантов реализации, описанных выше, могут быть объединены при необходимости. Некоторые из указанных вариантов реализации основаны на потоке текучей среды, в то время как другие основаны на приложенном давлении при отсутствии потоки или наличии минимального потока. Следует понимать, что в зависимости от конкретного случая любой признак, описанный по отношении к варианту реализации на основе тока также применим к любым вариантам реализации на основе давления и наоборот. В случае, когда настоящее изобретение ссылается на заряженные, положительные и отрицательные частицы соответственно, каждый тип частиц может соответствовать одному типу объекта (например, однозарядные положительные ионы газа и электроны, соответственно) или каждый тип частиц может включать в себя подвиды частиц, например, положительно заряженные ионы газа с различными соответствующими зарядами. Аналогичные соображения применимы к вариантам реализации, в которых жидкость представляет собой раствор с соответствующими ионами. Particular embodiments have been described above by way of example to illustrate aspects of the disclosure. It is to be understood that the scope of the invention is set forth in the appended claims. Many modifications and various combinations of features will be apparent to those skilled in the art, such as those set forth above, which are within the scope of the claims. In addition, it should be understood that the order of the steps of the method implementations may be changed to a more suitable one and that some or all of the steps may be performed in a fully or partially overlapping relationship in time. Equally, features of the various embodiments described above may be combined as needed. Some of these embodiments are based on fluid flow, while others are based on applied pressure with no flow or minimal flow. It should be understood that, as the case may be, any feature described with respect to the current-based implementation also applies to any pressure-based implementations and vice versa. In the case where the present invention refers to charged, positive, and negative particles, respectively, each particle type may correspond to one object type (e.g., singly charged positive gas ions and electrons, respectively) or each particle type may include subtypes of particles, e.g., positive charged gas ions with different corresponding charges. Similar considerations apply to embodiments where the liquid is a solution with the appropriate ions.

Во избежание разночтений некоторые аспекты и варианты реализации изложены в следующем списке пунктов:For the avoidance of doubt, some aspects and implementation options are set out in the following list of bullet points:

1. Устройство для преобразования кинетической энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:1. A device for converting the kinetic energy of a fluid medium into electrical energy, comprising:

проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстия для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet;

пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накопления и размещенных внутри проточной камеры; иa pair of charge storage electrodes spaced apart along the storage direction and placed inside the flow chamber; and

генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерировать электрическое поле в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде, причем путь потока текучей среды между впускным отверстием и выпускным отверстием имеет направление потока с составляющей вдоль направления накапливания заряда и составляющей вдоль направления поля. an electric field generator configured to generate an electric field in the flow chamber along the field direction to separate charged particles in the fluid, wherein the fluid flow path between the inlet and outlet has a flow direction with a component along the charge accumulation direction and a component along the field direction.

2.Устройство по пункту 1, в котором электрическое поле представляет собой ионизирующее электрическое поле для ионизации текучей среды.2. The apparatus of claim 1, wherein the electric field is an ionizing electric field to ionize the fluid.

3. Устройство по пункту 1 или 2, в котором генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах проточной камеры.3. The device according to claim 1 or 2, wherein the electric field generator comprises a pair of field generating electrodes spaced apart along the field direction and located on both sides of the flow chamber.

4. Устройство по пункту 3, в котором электроды генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры.4. The apparatus of claim 3, wherein the field generation electrodes are electrically isolated from the flow chamber.

5. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором направления поля и потока по существу параллельны.5. An apparatus according to any preceding claim, wherein the field and flow directions are substantially parallel.

6. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором направления накапливания заряда и потока по существу параллельны.6. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the directions of charge accumulation and flow are substantially parallel.

7. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором электроды накопления заряда центрированы на оси, совпадающей по меньшей мере с частью пути потока.7. An apparatus according to any preceding claim, wherein the charge storage electrodes are centered on an axis coinciding with at least part of the flow path.

8. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором путь потока проходит через электроды накопления заряда.8. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the flow path is through the charge storage electrodes.

9. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором электроды накопления заряда представляют собой сетчатые электроды.9. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the charge storage electrodes are grid electrodes.

10. Система для преобразования кинетической энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащая:10. A system for converting the kinetic energy of a fluid into electrical energy, comprising:

устройство по любому предыдущему пункту; device according to any of the preceding paragraphs;

источник напряжения с ограничением по току для генерирования ионизирующего электрического поля иa current-limiting voltage source to generate an ionizing electric field, and

нагрузку, подключенную к одному из электродов накопления заряда.load connected to one of the charge storage electrodes.

11. Система по пункту 10, содержащая соединитель для соединения впускного отверстия с контейнером, содержащим текучую среду, находящуюся под давлением.11. The system of claim 10, comprising a connector for connecting the inlet to a container containing pressurized fluid.

12. Система по пункту 11, в которой контейнер соединен с соединителем с возможностью отсоединения для обеспечения возможности замены пустого контейнера новым контейнером, содержащим текучую среду под давлением.12. The system of claim 11, wherein the container is connected to a detachable connector to allow the empty container to be replaced with a new container containing pressurized fluid.

13. Система по любому из пунктов 10-12, содержащая контроллер для регулировки скорости потока текучей среды.13. The system according to any one of paragraphs 10-12, comprising a controller for adjusting the flow rate of the fluid.

14. Система по пункту 13, в которой контроллер выполнен с возможностью приема величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой, и регулировки скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой.14. The system of claim 13, wherein the controller is configured to receive a value indicative of the energy dissipated by the load and adjust the fluid flow rate depending on said value indicative of the energy dissipated by the load.

15. Система по пункту 13 или 14, в которой контроллер выполнен с возможностью приема величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой, и регулировки скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой.15. The system of claim 13 or 14, wherein the controller is configured to receive a value indicative of the energy consumed by the load and adjust the fluid flow rate depending on said value indicative of the energy consumed by the load.

16. Система по любому из пунктов 10-15, в которой нагрузка представляет собой электродвигатель.16. The system of any one of claims 10-15, wherein the load is an electric motor.

17. Система по пункту 16, в которой электродвигатель установлен в электрическом транспортном средстве, например, электрическом или гибридном автомобиле, велосипеде, трехколесном мотоцикле, водном судне, поезде или воздушном судне.17. The system of claim 16 wherein the electric motor is installed in an electric vehicle such as an electric or hybrid car, bicycle, tricycle, boat, train or aircraft.

18. Система по любому из пунктов 10-15, в которой нагрузка содержит сеть электроснабжения, например, электрическую подстанцию общего пользования, или сеть электроснабжения одного или более коммерческих или жилых объектов.18. The system of any one of claims 10-15, wherein the load comprises a power supply network, such as a public electrical substation, or a power supply network for one or more commercial or residential properties.

19. Способ преобразования потенциальной энергии текучей среды под давлением в электрическую энергию, включающий:19. A method for converting the potential energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising:

обеспечение прохождения текучей среды под давлением через проточную камеру вдоль направления потока с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию потока текучей среды;ensuring the passage of fluid under pressure through the flow chamber along the direction of flow with the conversion of potential energy into kinetic energy of the fluid flow;

приложение электрического поля к текучей среде, протекающей в проточной камере; при этом электрическое поле имеет направление с составляющей вдоль направления потока, что обеспечивает разделение положительно и отрицательно заряженных частиц текучей среды вдоль направления поля, и при этом одно из положительно и отрицательно заряженных частиц отклоняют для перемещения в направлении, имеющем составляющую в направлении потока, а другое из положительно и отрицательно заряженных частиц отклоняют для перемещения в направлении, имеющем составляющую в направлении, противоположном направлению потока;applying an electric field to the fluid flowing in the flow chamber; wherein the electric field has a direction with a component along the direction of flow, which ensures the separation of positive and negative charged particles of the fluid along the direction of the field, and at the same time one of the positively and negatively charged particles is deflected to move in a direction having a component in the direction of flow, and the other the positively and negatively charged particles are deflected to move in a direction having a component in the direction opposite to the direction of flow;

накопление по меньшей мере части одного или каждого типа из положительно и отрицательно заряженных частиц в соответствующем токосъемнике иaccumulating at least a portion of one or each type of positively and negatively charged particles in a respective current collector, and

потребление тока от одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку. current consumption from one of the current collectors to supply electrical energy to the load.

20. Способ по пункту 19, включающий ионизацию текучей среды посредством приложения электрического поля к протекающей текучей среде для получения ионизированной текучей среды, содержащей отрицательно и положительно заряженные частицы.20. The method of claim 19 comprising ionizing a fluid by applying an electric field to a flowing fluid to produce an ionized fluid containing negatively and positively charged particles.

21. Способ по пункту 20, в котором ионизация текучей среды включает генерирование плазмы.21. The method of claim 20, wherein the ionization of the fluid comprises generating a plasma.

22. Способ по пункту 20 или 21, в котором ионизация текучей среды включает обеспечение разряда, например, темного или коронного разряда.22. The method of claim 20 or 21, wherein the ionization of the fluid includes providing a discharge, such as a dark or corona discharge.

23. Способ по любому из пунктов 19-22, включающий восприятие величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой, и регулировку скорости потока текучей среды и/или в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, рассеиваемую нагрузкой.23. The method according to any one of paragraphs 19-22, including the perception of the value characterizing the energy dissipated by the load, and adjusting the fluid flow rate and/or depending on the specified value characterizing the energy dissipated by the load.

24. Способ по любому из пунктов 19-23, включающий прием величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой, и регулировку скорости потока текучей среды в зависимости от указанной величины, характеризующей энергию, потребляемую нагрузкой.24. The method according to any one of paragraphs 19-23, including receiving a value characterizing the energy consumed by the load, and adjusting the fluid flow rate depending on the specified value characterizing the energy consumed by the load.

25. Устройство, система или способ по любому предыдущему пункту, в котором или которой скалярное произведение направления потока и направления поля является отрицательным.25. The apparatus, system, or method of any preceding claim, wherein or in which the dot product of flow direction and field direction is negative.

26. Устройство, система или способ по любому из пунктов 1-24, в котором или которой скалярное произведение направления потока и направления поля является положительным.26. The apparatus, system, or method of any one of claims 1-24, wherein or in which the dot product of flow direction and field direction is positive.

27. Устройство, система или способ по любому предыдущему пункту, в котором или которой текучая среда представляет собой газ, например, воздух, аргон или неон.27. The apparatus, system, or method of any one of the preceding claims, wherein or in which the fluid is a gas, such as air, argon, or neon.

28. Устройство, система или способ по любому предыдущему пункту, в котором или которой текучая среда представляет собой инертный газ.28. The apparatus, system, or method of any one of the preceding claims, wherein or in which the fluid is an inert gas.

29. Устройство для преобразования кинетической энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:29. A device for converting the kinetic energy of a fluid into electrical energy, comprising:

проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстия для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet;

пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накопления и размещенных внутри проточной камеры; иa pair of charge storage electrodes spaced apart along the storage direction and placed inside the flow chamber; and

генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерировать электрическое поле в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде. an electric field generator configured to generate an electric field in the flow chamber along the field direction to separate charged particles in the fluid.

30. Способ преобразования потенциальной энергии текучей среды под давлением в электрическую энергию, включающий:30. A method for converting the potential energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising:

обеспечение прохождения текучей среды под давлением через проточную камеру вдоль направления потока с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию потока текучей среды;ensuring the passage of fluid under pressure through the flow chamber along the direction of flow with the conversion of potential energy into kinetic energy of the fluid flow;

приложение электрического поля к текучей среде, протекающей в проточной камере, вырабатываемого генератором электрического поля;applying an electric field to the fluid flowing in the flow chamber generated by the electric field generator;

накопление по меньшей мере части одного или каждого типа из положительно и отрицательно заряженных частиц в соответствующем токосъемнике иaccumulating at least a portion of one or each type of positively and negatively charged particles in a respective current collector, and

потребление тока от одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку. current consumption from one of the current collectors to supply electrical energy to the load.

31. Устройство по пункту 29 или способ по пункту 30, в котором генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах проточной камеры, причем электроды генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры.31. The apparatus of claim 29 or the method of claim 30, wherein the electric field generator comprises a pair of field generation electrodes spaced apart along the direction of the field and located on both sides of the flow chamber, the field generation electrodes being electrically isolated from the flow chamber.

В любом из этих пунктов приложенное электрическое поле может представлять собой импульсное электрическое поле, и/или проточная камера может быть облучена электромагнитным излучением, например, УФ-излучением или электромагнитным излучением с одной или более длин волн в диапазоне от 120 нм до 820 нм, например, УФ-излучением. Дополнительно или альтернативно, в любом из указанных пунктов протекание тока может задерживаться для обеспечения возможности накапливания количества заряда на электроде (электродах) до протекания тока. Дополнительно или альтернативно, для всех, некоторых или любых из этих вариаций во всех пунктах пара электродов накопления заряда может быть заменена на один электрод накопления заряда.At any of these points, the applied electric field may be a pulsed electric field, and/or the flow chamber may be irradiated with electromagnetic radiation, for example, UV radiation or electromagnetic radiation with one or more wavelengths in the range from 120 nm to 820 nm, for example , UV radiation. Additionally or alternatively, at any of these points, the current flow may be delayed to allow the amount of charge to build up on the electrode(s) prior to current flow. Additionally or alternatively, for all, some or any of these variations at all points, the pair of charge storage electrodes may be replaced with a single charge storage electrode.

В любом из описанных выше пунктов устройство или система может быть выполнена с возможностью ограничения скоростей потока входа в проточную камеру или сосуд высокого давления и/или выхода из них до менее 0,1 мл/мин, например, менее 9×10-2 мл/мин, менее 8×10-2 мл/мин или менее 7×10-2 мл/мин, или может в целом быть выполнена с возможностью обуславливания протекания текучей среды через сосуд высокого давления или проточную камеру со скоростью потока, отличной от 0,1 мл/мин, например, 9×10-2 мл/мин, 8×10-2 мл/мин или 7×10-2 мл/мин, а также со скоростью потока выше 0,1 мл/мин, например, 0,5 мл/мин или выше, 1 мл/мин или выше, 0,05 л/мин или выше, 0,1 мл/мин или выше или 0,2 мл/мин или выше. В равной степени, устройство и/или система может быть выполнена с возможностью работы при конкретном давлении, например, давлении, отличном от 10 бар, таком как более 10 бар, например 11 бар или более или 12 бар. Давление может составлять менее 10 бар, например, 9 бар или менее, 8 бар или менее, 7, 6 или 5 бар или менее, и в любом из этих случаем давление может составлять более 1 бар, более 2 бар, более 3 бар или более 4 бар. В некоторых вариантах реализации скорость потока по существу равна нулю. Например, в некоторых вариантах реализации впускное отверстие представляет собой только канал сообщения по текучей среде с сосудом высокого давления. Следует понимать, что соответствующие варианты реализации способа могут работать соответственно.In any of the above paragraphs, the device or system may be configured to limit the flow rates of entry into and/or exit from the flow chamber or pressure vessel to less than 0.1 ml/min, for example, less than 9×10 -2 ml/ min, less than 8×10 -2 ml/min, or less than 7×10 -2 ml/min, or may generally be configured to cause fluid to flow through the pressure vessel or flow chamber at a flow rate other than 0.1 ml/min, for example, 9×10 -2 ml/min, 8×10 -2 ml/min or 7×10 -2 ml/min, as well as with a flow rate above 0.1 ml/min, for example, 0, 5 ml/min or more, 1 ml/min or more, 0.05 L/min or more, 0.1 ml/min or more, or 0.2 ml/min or more. Equally, the device and/or system may be configured to operate at a particular pressure, such as a pressure other than 10 bar, such as greater than 10 bar, such as 11 bar or greater, or 12 bar. The pressure may be less than 10 bar, such as 9 bar or less, 8 bar or less, 7, 6 or 5 bar or less, and in any of these cases the pressure may be more than 1 bar, more than 2 bar, more than 3 bar or more 4 bar. In some embodiments, the flow rate is essentially zero. For example, in some embodiments, the inlet is only a conduit for fluid communication with the pressure vessel. It should be understood that the respective embodiments of the method may work accordingly.

Claims (91)

1. Устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:1. A device for converting fluid energy into electrical energy, comprising: сосуд высокого давления, имеющий впускное отверстие для текучей среды и выполненный с возможностью удерживания текучей среды, находящейся под давлением, от указанного впускного отверстия в сосуде высокого давления;a pressure vessel having a fluid inlet and configured to retain pressurized fluid from said inlet in the pressure vessel; пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накапливания заряда и размещенных внутри сосуда высокого давления; иa pair of charge storage electrodes spaced apart along a charge storage direction and housed within the pressure vessel; and генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля в сосуде высокого давления вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде. an electric field generator configured to generate an electric field in the pressure vessel along a field direction to separate charged particles in the fluid. 2. Устройство по п. 1, в котором электрическое поле представляет собой ионизирующее электрическое поле для ионизации текучей среды.2. The apparatus of claim 1 wherein the electric field is an ionizing electric field to ionize the fluid. 3. Устройство по п. 1 или 2, в котором генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах сосуда высокого давления.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the electric field generator comprises a pair of field generating electrodes spaced apart along the field direction and located on both sides of the pressure vessel. 4. Устройство по п. 3, в котором электроды генерирования поля электрически изолированы от сосуда высокого давления.4. Apparatus according to claim 3, wherein the field generation electrodes are electrically isolated from the pressure vessel. 5. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором направления поля и накапливания заряда по существу параллельны.5. An apparatus according to any one of the preceding claims, wherein the directions of the field and charge accumulation are substantially parallel. 6. Устройство по любому предыдущему пункту, в котором сосуд высокого давления содержит перегородку между накапливающими электродами, уплотняющую этот сосуд высокого давления в первой части, соединенной с входным отверстием и содержащей один из указанных накапливающих электродов, и во второй части, соединенной с дополнительным впускным отверстием и содержащей другой из указанных накапливающих электродов.6. The device according to any previous claim, in which the pressure vessel contains a partition between the storage electrodes, sealing this pressure vessel in the first part connected to the inlet and containing one of the said storage electrodes, and in the second part connected to the additional inlet and containing the other of said storage electrodes. 7. Устройство по любому предыдущему пункту, содержащее приспособление задержки тока для задержки протекания тока от накапливающего электрода до тех пор, пока на указанном накапливающем электроде не накопится количество заряда. 7. The device according to any preceding claim, comprising a current delay device for delaying the flow of current from the storage electrode until an amount of charge has accumulated on said storage electrode. 8. Устройство по п. 7, в котором приспособление задержки тока содержит дополнительный сосуд высокого давления, уплотненный вокруг части накапливающего электрода, выступающей от указанного сосуда высокого давления, и дополнительный электрод, расположенный в указанном дополнительном сосуде высокого давления, причем соответствующие свободные концы накапливающего электрода и дополнительного электрода между собой задают искровой промежуток.8. The apparatus of claim 7, wherein the current delay device comprises an additional pressure vessel sealed around a portion of the storage electrode protruding from said pressure vessel and an additional electrode located in said additional pressure vessel, wherein the respective free ends of the accumulation electrode and an additional electrode between themselves set a spark gap. 9. Устройство по любому из пп. 1-4, содержащее один электрод накопления заряда вместо пары электродов накопления заряда.9. The device according to any one of paragraphs. 1-4 comprising one charge storage electrode instead of a pair of charge storage electrodes. 10. Устройство по любому предыдущему пункту, содержащее источник электромагнитного излучения для облучения текучей среды, находящейся под давлением внутри сосуда высокого давления. 10. An apparatus according to any one of the preceding claims, comprising an electromagnetic radiation source for irradiating a pressurized fluid within a pressure vessel. 11. Устройство по п. 10, в котором источник электромагнитного излучения выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм. 11. The device according to claim 10, in which the source of electromagnetic radiation is configured to generate electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm. 12. Способ преобразования энергии текучей среды, находящейся под давлением, в электрическую энергию, включающий:12. A method for converting the energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising: обеспечение поддержания давления текучей среды, находящейся под давлением, внутри сосуда высокого давления;maintaining the pressure of the pressurized fluid within the pressure vessel; приложение электрического поля к текучей среде, находящейся под давлением внутри сосуда высокого давления, что обеспечивает разделение положительно и отрицательно заряженных частиц текучей среды вдоль направления указанного электрического поля с одними из положительно или отрицательно заряженных частиц;applying an electric field to the pressurized fluid within the pressure vessel to separate the positively and negatively charged fluid particles along the direction of said electric field with one of the positively or negatively charged particles; накопление по меньшей мере части одного или каждого типа из положительно и отрицательно заряженных частиц в соответствующем токосъемнике иaccumulating at least a portion of one or each type of positively and negatively charged particles in a respective current collector, and потребление тока от одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку. current consumption from one of the current collectors to supply electrical energy to the load. 13. Способ по п. 12, включающий ионизацию текучей среды путем приложения электрического поля к потоку текучей среды для получения ионизированной текучей среды, содержащей отрицательно и положительно заряженные частицы.13. The method of claim. 12, including ionizing the fluid by applying an electric field to the fluid flow to obtain an ionized fluid containing negatively and positively charged particles. 14. Способ по п. 13, в котором ионизация текучей среды включает генерирование плазмы.14. The method of claim 13, wherein the ionization of the fluid comprises generating a plasma. 15. Способ по п. 13 или 14, в котором ионизация текучей среды включает инициирование разряда, например темного или коронного разряда.15. The method of claim 13 or 14, wherein the ionization of the fluid comprises initiating a discharge, such as a dark or corona discharge. 16. Способ по любому из пп. 12-15, включающий задержку протекания тока от токосъемника или токосъемников до тех пор, пока на указанных токосъемниках не накопится количество заряда. 16. The method according to any one of paragraphs. 12-15, which includes delaying the flow of current from the current collector or current collectors until an amount of charge has accumulated on said current collectors. 17. Способ по п. 16, в котором задержка протекания тока включает задержку протекания тока до тех пор, пока в искровом промежутке между свободным концом указанного токосъемника или токосъемников, выступающим наружу от сосуда высокого давления, и соответствующим токоприемным электродом не возникнет искра.17. The method of claim 16, wherein delaying the flow of current includes delaying the flow of current until a spark occurs in the spark gap between the free end of said current collector or current collectors protruding outward from the pressure vessel and the corresponding current-collecting electrode. 18. Способ по любому из пп. 12-17, включающий облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением, при этом обеспечивая поддержание давления текучей среды, находящейся под давлением, внутри сосуда высокого давления. 18. The method according to any one of paragraphs. 12-17, which includes irradiating the pressurized fluid with electromagnetic radiation, while maintaining the pressure of the pressurized fluid inside the pressure vessel. 19. Способ по любому из пп. 12-17, включающий облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм, при этом обеспечивая поддержание давления текучей среды, находящейся под давлением, внутри сосуда высокого давления.19. The method according to any one of paragraphs. 12-17, which includes irradiating the pressurized fluid with electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm, while maintaining the pressure of the pressurized fluid inside the pressure vessel. 20. Устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:20. A device for converting fluid energy into electrical energy, comprising: проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстия для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet; пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накапливания заряда и размещенных внутри проточной камеры; и a pair of charge storage electrodes spaced apart along a charge storage direction and housed within the flow chamber; and генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде; иan electric field generator configured to generate an electric field in the flow chamber along the field direction to separate charged particles in the fluid; and источник электромагнитного излучения для облучения текучей среды, находящейся под давлением внутри проточной камеры, причем, предпочтительно, источник электромагнитного излучения выполнен с возможностью генерирования электромагнитного излучения в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм. an electromagnetic radiation source for irradiating a pressurized fluid within the flow chamber, wherein, preferably, the electromagnetic radiation source is configured to generate electromagnetic radiation in the wavelength range from 120 nm to 820 nm. 21. Способ преобразования энергии текучей среды, находящейся под давлением, в электрическую энергию, включающий:21. A method for converting the energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising: обеспечение прохождения текучей среды, находящейся под давлением, через проточную камеру вдоль направления потока с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию потока текучей среды;ensuring the passage of the fluid under pressure through the flow chamber along the direction of flow with the conversion of potential energy into kinetic energy of the fluid flow; приложение электрического поля к текучей среде, протекающей в проточной камере, с помощью генератора электрического поля;applying an electric field to the fluid flowing in the flow chamber using an electric field generator; накопление по меньшей мере части одних или каждых из положительно и отрицательно заряженных частиц на соответствующем токосъемнике; accumulating at least a portion of one or each of the positively and negatively charged particles on a respective current collector; потребление тока от одного из указанных токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку и current consumption from one of the specified current collectors to supply electrical energy to the load and облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением, в то же время обеспечивая протекание указанной текучей среды, находящейся под давлением, предпочтительно, облучение текучей среды, находящейся под давлением, электромагнитным излучением в диапазоне длин волн от 120 нм до 820 нм.irradiating the pressurized fluid with electromagnetic radiation while allowing said pressurized fluid to flow, preferably irradiating the pressurized fluid with electromagnetic radiation in the wavelength range of 120 nm to 820 nm. 22. Способ по п. 19 или 21, согласно которому генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и размещенных на каждой стороне проточной камеры, причем электроды генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры.22. The method according to claim 19 or 21, wherein the electric field generator comprises a pair of field generation electrodes spaced apart along the direction of the field and placed on each side of the flow chamber, the field generation electrodes being electrically isolated from the flow chamber. 23. Устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:23. A device for converting fluid energy into electrical energy, comprising: проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстия для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet; пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накапливания заряда и размещенных внутри проточной камеры; иa pair of charge storage electrodes spaced apart along a charge storage direction and housed within the flow chamber; and генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерирования электрического поля в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде; иan electric field generator configured to generate an electric field in the flow chamber along the field direction to separate charged particles in the fluid; and приспособление задержки тока для задержки протекания тока от накапливающего электрода до тех пор, пока на указанном накапливающем электроде не накопится количество заряда, причем, предпочтительно, приспособление задержки тока содержит дополнительный сосуд высокого давления, уплотненный вокруг части накапливающего электрода, выступающей от проточной камеры, и дополнительный электрод, расположенный в указанном дополнительном сосуде высокого давления, а соответствующие свободные концы накапливающего электрода и дополнительного электрода между собой задают искровой промежуток. a current delay device for delaying the flow of current from the accumulation electrode until an amount of charge has accumulated on said accumulation electrode, and preferably, the current delay device comprises an additional pressure vessel sealed around a part of the accumulation electrode protruding from the flow chamber, and an additional an electrode located in the specified additional pressure vessel, and the corresponding free ends of the accumulating electrode and the additional electrode between them define a spark gap. 24. Способ преобразования энергии текучей среды, находящейся под давлением, в электрическую энергию, включающий:24. A method for converting the energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising: обеспечение прохождения текучей среды под давлением через проточную камеру вдоль направления потока с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию потока текучей среды;ensuring the passage of fluid under pressure through the flow chamber along the direction of flow with the conversion of potential energy into kinetic energy of the fluid flow; приложение электрического поля к текучей среде, протекающей в проточной камере, с помощью генератора электрического поля;applying an electric field to the fluid flowing in the flow chamber using an electric field generator; накопление по меньшей мере части одних или каждых из положительно и отрицательно заряженных частиц на соответствующем токосъемнике; accumulating at least a portion of one or each of the positively and negatively charged particles on a respective current collector; потребление тока от одного из указанных токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку иcurrent consumption from one of the specified current collectors to supply electrical energy to the load and задержку протекания тока от токосъемника или токосъемников до тех пор, пока на указанных токосъемниках не накопится количество заряда, причем, предпочтительно, задержка протекания тока включает задержку протекания тока до тех пор, пока в искровом промежутке между свободным концом указанного токосъемника или токосъемников, выступающим наружу от проточной камеры, и соответствующим токоприемным электродом не возникнет искра. delaying the flow of current from the current collector or current collectors until an amount of charge is accumulated on said current collectors, and preferably, the delay of the current flow includes delaying the flow of current until, in the spark gap between the free end of the specified current collector or current collectors protruding outward from flow chamber and the corresponding current-collecting electrode will not generate a spark. 25. Устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:25. A device for converting fluid energy into electrical energy, comprising: проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстие для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet; один электрод накопления заряда, размещенный внутри проточной камеры; иone charge storage electrode placed inside the flow chamber; and генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерировать электрическое поле в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде,an electric field generator configured to generate an electric field in the flow chamber along the direction of the field to separate charged particles in the fluid, причем генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах проточной камеры, и причем электроды генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры.wherein the electric field generator comprises a pair of field generation electrodes spaced apart along the field direction and located on both sides of the flow chamber, and wherein the field generation electrodes are electrically isolated from the flow chamber. 26. Устройство по п. 20 или 23, в котором генератор электрического поля содержит пару электродов генерирования поля, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления поля и находящихся на обеих сторонах проточной камеры, причем электроды генерирования поля электрически изолированы от проточной камеры.26. The apparatus of claim 20 or 23, wherein the electric field generator comprises a pair of field generation electrodes spaced apart along the direction of the field and located on both sides of the flow chamber, the field generation electrodes being electrically isolated from the flow chamber. 27. Устройство по любому из пп. 1-9, 20, 23, 25 или 26, в котором генератор электрического поля выполнен с возможностью генерирования импульсного электрического поля.27. The device according to any one of paragraphs. 1-9, 20, 23, 25 or 26, wherein the electric field generator is configured to generate a pulsed electric field. 28. Способ по любому из пп. 12-19, 21 или 24, в котором приложение электрического поля включает приложение импульсного электрического поля. 28. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, or 24, wherein the application of an electric field includes the application of a pulsed electric field. 29. Устройство для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащее:29. A device for converting fluid energy into electrical energy, comprising: проточную камеру, имеющую впускное отверстие для текучей среды и выпускное отверстия для текучей среды;a flow chamber having a fluid inlet and a fluid outlet; пару электродов накопления заряда, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль направления накопления и размещенных внутри проточной камеры; иa pair of charge storage electrodes spaced apart along the storage direction and placed inside the flow chamber; and генератор электрического поля, выполненный с возможностью генерирования импульсного электрического поля в проточной камере вдоль направления поля для разделения заряженных частиц в текучей среде,an electric field generator configured to generate a pulsed electric field in the flow chamber along the field direction to separate charged particles in the fluid, причем импульсы имеют форму большого импульса, на каждой стороне которого расположены меньшие импульсы, форму с плоским верхом, синусообразную форму или колоколообразную форму.moreover, the pulses have the form of a large pulse, on each side of which smaller pulses are located, a flat top, a sine shape or a bell shape. 30. Способ преобразования энергии текучей среды, находящейся под давлением, в электрическую энергию, включающий:30. A method for converting the energy of a pressurized fluid into electrical energy, comprising: обеспечение прохождения текучей среды под давлением через проточную камеру вдоль направления потока с преобразованием потенциальной энергии в кинетическую энергию потока текучей среды;ensuring the passage of fluid under pressure through the flow chamber along the direction of flow with the conversion of potential energy into kinetic energy of the fluid flow; приложение импульсного электрического поля к текучей среде, протекающей в проточной камере, с помощью генератора электрического поля;applying a pulsed electric field to a fluid flowing in the flow chamber using an electric field generator; накопление по меньшей мере части одного или каждого типа из положительно и отрицательно заряженных частиц в соответствующем токосъемнике и accumulating at least a portion of one or each type of positively and negatively charged particles in a respective current collector, and потребление тока от одного из токосъемников для подачи электрической энергии на нагрузку.current consumption from one of the current collectors to supply electrical energy to the load. 31. Система для преобразования энергии текучей среды в электрическую энергию, содержащая:31. A system for converting fluid energy into electrical energy, comprising: устройство по любому из пп. 1-9, 20, 23, 25, 26, 27 или 29; device according to any one of paragraphs. 1-9, 20, 23, 25, 26, 27 or 29; источник напряжения с ограничением по току для генерирования электрического поля иa current-limiting voltage source to generate an electric field, and нагрузку, подключенную к одному из электродов накопления заряда.load connected to one of the charge storage electrodes. 32. Система по п. 31, содержащая соединитель для соединения впускного отверстия с контейнером, содержащим текучую среду под давлением.32. The system of claim 31, comprising a connector for connecting the inlet to a container containing pressurized fluid. 33. Система по п. 32, в которой контейнер соединен с соединителем с возможностью демонтажа для обеспечения замены пустого контейнера новым контейнером, содержащим текучую среду под давлением.33. The system of claim. 32, in which the container is connected to the connector with the possibility of disassembly to allow the replacement of an empty container with a new container containing pressurized fluid. 34. Система по любому из пп. 31-33, в которой нагрузка представляет собой электродвигатель.34. The system according to any one of paragraphs. 31-33, in which the load is a motor. 35. Система по п. 34, в которой электродвигатель установлен в электрическом транспортном средстве, например электромобиле или гибридном автомобиле, велосипеде, трехколесном мотоцикле, водном судне, поезде или самолете.35. The system of claim 34 wherein the electric motor is installed in an electric vehicle such as an electric or hybrid vehicle, bicycle, tricycle, boat, train, or aircraft. 36. Система по любому из пп. 31-33, в которой нагрузка содержит сеть электроснабжения, например электрическую подстанцию общего пользования, или сеть электроснабжения одного или более коммерческих или жилых объектов.36. The system according to any one of paragraphs. 31-33, in which the load comprises a power supply network, such as a public electrical substation, or a power supply network for one or more commercial or residential facilities. 37. Устройство по любому из пп. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, в котором текучая среда представляет собой газ, например воздух, аргон или неон.37. The device according to any one of paragraphs. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, wherein the fluid is a gas such as air, argon or neon. 38. Устройство по любому из пп. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37, в котором текучая среда представляет собой инертный газ.38. The device according to any one of paragraphs. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37, wherein the fluid is an inert gas. 39. Устройство по любому из пп. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37, 38, в котором скорость потока текучей среды отличается от 0,1 мл/мин.39. The device according to any one of paragraphs. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37, 38, in which the fluid flow rate is different from 0.1 ml/min. 40. Устройство по любому из пп. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37-39, в котором давление текучей среды отличается от 10 бар. 40. The device according to any one of paragraphs. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37-39, in which the fluid pressure is different from 10 bar. 41. Устройство по любому из пп. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37-40, в котором скорость потока текучей среды менее 0,1 мл/мин.41. The device according to any one of paragraphs. 1-11, 20, 23, 25-27, 29, 37-40, wherein the fluid flow rate is less than 0.1 ml/min. 42. Система по любому из пп. 31-36, в которой текучая среда представляет собой газ, например, воздух, аргон или неон.42. The system according to any one of paragraphs. 31-36, in which the fluid is a gas, such as air, argon, or neon. 43. Система по любому из пп. 31-36, 42, в которой текучая среда представляет собой инертный газ.43. The system according to any one of paragraphs. 31-36, 42, in which the fluid is an inert gas. 44. Система по любому из пп. 31-36, 42, 43, в которой скорость потока текучей среды отличается от 0,1 мл/мин.44. The system according to any one of paragraphs. 31-36, 42, 43, in which the fluid flow rate is different from 0.1 ml/min. 45. Система по любому из пп. 31-36, 42-44, в которой давление текучей среды отличается от 10 бар.45. The system according to any one of paragraphs. 31-36, 42-44, in which the fluid pressure is different from 10 bar. 46. Система по любому из пп. 31-36, 42-45, в которой скорость потока текучей среды менее 0,1 мл/мин.46. The system according to any one of paragraphs. 31-36, 42-45, wherein the fluid flow rate is less than 0.1 ml/min. 47. Способ по любому из пп. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, согласно которому текучая среда представляет собой газ, например, воздух, аргон или неон.47. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, whereby the fluid is a gas such as air, argon, or neon. 48. Способ по любому из пп. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47, согласно которому текучая среда представляет собой инертный газ.48. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47, according to which the fluid is an inert gas. 49. Способ по любому из пп. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47, 48, согласно которому скорость потока текучей среды отличается от 0,1 мл/мин.49. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47, 48, according to which the fluid flow rate is different from 0.1 ml/min. 50. Способ по любому из пп. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47-49, согласно которому давление текучей среды отличается от 10 бар.50. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47-49, according to which the fluid pressure is different from 10 bar. 51. Способ по любому из пп. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47-50, согласно которому скорость потока текучей среды менее 0,1 мл/мин.51. The method according to any one of paragraphs. 12-19, 21, 22, 24, 28, 30, 47-50, according to which the fluid flow rate is less than 0.1 ml/min.
RU2021109871A 2018-09-11 2019-09-11 Energy accumulation and conversion RU2783405C9 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1814767.8 2018-09-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2021109871A RU2021109871A (en) 2022-10-12
RU2783405C2 true RU2783405C2 (en) 2022-11-14
RU2783405C9 RU2783405C9 (en) 2023-03-14

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355605A (en) * 1963-09-23 1967-11-28 American Radiator & Standard Crossed field plasma device
WO2012054503A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 Accio Energy, Inc. System and method for controlling electric fields in electro-hydrodynamic applications
RU2538758C2 (en) * 2009-08-27 2015-01-10 Ланда Лабс (2012) Лтд. Method and device for power generation and methods of its manufacturing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3355605A (en) * 1963-09-23 1967-11-28 American Radiator & Standard Crossed field plasma device
RU2538758C2 (en) * 2009-08-27 2015-01-10 Ланда Лабс (2012) Лтд. Method and device for power generation and methods of its manufacturing
WO2012054503A1 (en) * 2010-10-18 2012-04-26 Accio Energy, Inc. System and method for controlling electric fields in electro-hydrodynamic applications

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2783405C2 (en) Energy accumulation and conversion
RU2783405C9 (en) Energy accumulation and conversion
CN101376034B (en) Electrode and circuit of high-efficient air purification device driven by electric dissociation
KR101214441B1 (en) Apparatus of spark discharge for water cleaning
US20220045631A1 (en) Energy storage and conversion
WO2015173561A1 (en) An energy conversion system
RU2768796C2 (en) Energy accumulation and conversion
KR101340450B1 (en) Apparatus and method for desalination using a stream of sea water
CN203044167U (en) Lampblack purifier
CN216426824U (en) Array bubble discharge sewage purification device
RU2021109871A (en) ENERGY STORAGE AND CONVERSION
CN103903497A (en) Magnetohydrodynamic electricity generation demonstrative experiment instrument
CN110550694B (en) Water purification system adopting non-equilibrium plasma jet technology
Zhao et al. Influence of power supply on the generation of ozone and degradation of phenol in a surface discharge reactor
CN204841948U (en) Antidrip pipeline
EP3494634B1 (en) Energy transfer method and system
CN202983894U (en) Electrode and circuit for high efficiency ionization driving air purifying device
CN204643937U (en) Generating unit in low-temperature plasma water
JPWO2020053266A5 (en)
RU2144257C1 (en) High-voltage generator of short pulses
SU1091364A1 (en) Static eliminator
Lee et al. Diagnosis of an atmospheric pressure plasma jet using a single dielectric barrier discharge
ITAN20120152A1 (en) PERFECTED ELECTROSTATIC FILTER.
US20120140373A1 (en) Apparatus and method for generating electric discharge in liquid using gas jet
KR20060091868A (en) The technical method and its equipment for plasma generation in undderwater