SK50222011A3

SK50222011A3 - Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby, najmä elektrickej energie a zariadenie

Info

Publication number: SK50222011A3
Application number: SK5022-2011A
Authority: SK
Inventors: Tena Michal Maĺ; Pavol Petroviäś
Original assignee: PROGRESSIVE SOLUTIONS & UPGRADES s.r.o.
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2014-07-02
Also published as: CA2829209A1; AU2012246757A2; US20140023886A1; EP2699714A1; WO2012144960A1; AU2012246757A1

Abstract

V kombinovanom magnetohydrodynamickom a elektrochemickom spôsobe výroby, najmä elektrickej energie vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku sa uskutočňuje elektrolytický proces dekompozície vody na vodík a kyslík v špirálovom magnetickom elektrolyzéri pod hladinou vodného prostredia, kde dynamizácia vodného prostredia v sústave prívodu vody do špirálového magnetického elektrolyzéra je vyvolaná podtlakom z dekompozície vody na výstupe špirálového magnetického elektrolyzéra. V zariadení pozostávajúcom z vodíkového palivového článku je aspoň jeden špirálový magnetický elektrolyzér (1) so svojím vstupom (2) ponorený pod hladinou vodného prostredia (3). Na výstup (4) takto umiestneného špirálového magnetického elektrolyzéra (1) nadväzuje separátor plynov (5), ktorý oddeľuje vzniknutý vodík od kyslíka, a aspoň jeden vodíkový palivový článok (6) s výstupom pre vodu (7). 15

Description

Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie a zariadenie

Oblasť techniky

Vynález sa týka kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a príslušného zariadenia. Cieľom tohto vynálezu je vytvoriť obnoviteľný zdroj energie s kladnou energetickou bilanciou, spôsobilý zabezpečiť konštantný výkon bez potreby vytvárania záložných energetických kapacít. Vynález spadá do oblasti energetiky a vodohospodárstva.

Doterajší stav techniky

Zo stavu techniky je známa výroba elektrickej energie založená na primárnom elektrolytickom rozklade vody v elektrolyzéri na plynný vodík a kyslík, ktoré sa sekundárnou vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku menia na elektrickú energiu, vodu a teplo. Je známych viacero typov elektrolýzy a elektrolyzérov vody ako napríklad PEM (Polymér Electrolyte Membráne), ktorý pozostáva z membrány, ktorá oddeľuje dve kovové elektródy. Membránu tvorí permeabilný polymér, ktorý pri styku s vodou disociuje a stáva sa priepustným pre kladné ióny. Elektródy sú vyrobené z platiny, ktorá je zároveň katalyzátorom pre rozklad vody. Voda sa privádza na anódu, kde molekuly vody odovzdávajú elektróny a disociujú na kyslík O2, na kladné ióny vodíka 4H⁺ a štyri voľné elektróny. Vyprodukovaný kyslík spoločne s nezreagovanou vodou sú zhromažďované v prietokovom kanále anódy. Uvoľnené elektróny sú odvedené priloženým vonkajším jednosmerným elektrickým poľom, teda kladným pólom napäťového zdroja pripojeným na anódu. Vyprodukované vodíkové ióny H⁺ sú transportované cez membránu v elektrickom poli ku katóde, kde prijímajú elektróny, ktoré poskytuje zdroj napätia a redukujú sa na plynný vodík, ktorý sa odvádza.

Ďalší typ elektrolyzéra je opísaný v patente US 4,105,528. Je to typ

SME (Špirál magnetic electrolyser), u ktorého sú katóda aj anóda špirálovo « c « f «

t. r « e e c < « e usporiadané, pričom sa nedotýkajú. Voda je privádzaná medzi elektródy, pričom v rámci aktívneho pohybu iónov elektrolytu, usporiadania elektród a vloženého prúdu na elektródy je generované magnetické pole. Voda je privádzaná z prívodných potrubí na elektrolytickú bunku, ktorá je v spodnej časti tvorená permanentnými magnetmi a v potrubí sa zmiešava s elektrolytom. Ak je voda v magnetickom poli, každý elementárny atóm molekuly vody je tiež zmagnetizovaný a orientuje svoj spin v smere magnetického poľa. Ak je záporná elektróda ponorená v roztoku elektrolytu, orientácia špinu atómov vody v magnetickom poli spôsobuje zníženie disociačnej hladiny vodíka a kyslíka, čím sa výrazne zníži energetická spotreba nutná na elektrolýzu vody. Aby bolo vytvorené kontinuálne magnetické pole v celej prietokovej oblasti elektrolyzéru, je aj na vrchnej časti elektrolyzéru, nad špirálovými elektródami, dvojica permanentných magnetov. Po disociácii vody sa elektrolyt vráti naspäť potrubím do prívodného potrubia, kde sa rozpustí a prechádza takto cyklicky procesom špirálovej elektrolýzy. Vzniknutý vodík a kyslík nie sú z dôvodu štruktúry špirálového magnetického elektrolyzéra oddelené a preto sa spolu privádzajú na separátor.

Ako už bolo vyššie naznačené, sekundárnym stupňom elektrochemických energetických premien pri výrobe elektrickej energie je PEM vodíkový palivový článok, ktorý sa pozostáva zo záporne nabitej elektródy-anódy, pozitívne nabitej elektródy-katódy, semipermeabilnej membrány s elektrolytom. Privádzaný vodík oxiduje na anóde a vzdušný kyslík je redukovaný na katóde. Protóny sú prepravované z anódy ku katóde cez membránu a elektróny sú vedené na katódu po vonkajšom obvode. Na katóde kyslík reaguje s protónmi a elektrónmi vodíka, tvorí sa voda a produkuje sa teplo. Anóda a katóda obsahujú katalyzátor za účelom urýchlenia elektrochemických procesov. Nevýhodou PEM vodíkového palivového článku je skutočnosť, že produkuje viac tepelnej energie ako elektrickej energie. Tento problém je riešiteľný zaradením termoelektrického modulu tvoreného z dvojice polovodičov typu P a N, na ktorých vzniká ďalšie elektrické napätie, a ktoré sú vo vodivom termoelektrickom kontakte s tepelným zdrojom- PEM vodíkovým palivovým článkom. Ich voľné konce cze« r « < 99 e c « < t * t * « e f < r r · t r t t r ♦ · t « ( « « t »

9 9 9 9 9 9 ce e 9 9 9 <·· sú v termoelektrickom kontakte prepojené s chladičom. Ďalší spôsob získania elektrickej energie z tepla produkovaného PEM vodíkovým palivovým článkom je opísaný v patentovej prihláške US 20060216559 a to využitím chladiacej kvapaliny cirkulujúcej medzi dvoma samostatnými PEM vodíkovými palivovými článkami. Táto chladiaca kvapalina je v tepelnom kontakte s termoelektrickým modulom. Týmto prívodom tepla je generovaná elektrická energia na základe Seebeckovho javu.

Obmedzené využitia zriadení na výrobu elektrickej energie združujúce PEM alebo SME elektrolyzér spolu s PEM vodíkovým palivovým článkom spočívajú najmä v tom, že prívod vody do elektrolyzérov je zabezpečovaný pod vynúteným tlakom s dodaním elektrickej energie na pohon čerpadiel alebo je zabezpečený výmennými zásobníkmi vody s ich nutnou výmenou alebo doplňovaním. To znamená, že prevádzka elektrolyzérov musí byť zabezpečená obsluhou. V systémoch výroby elektrickej energie s PEM vodíkovým palivovým článkom napájaným plynným vodíkom a kyslíkom z tlakových zásobníkov plynov nevýhoda tohto spôsobu výroby elektrickej energie spočíva vo výmenách týchto zásobníkov plynov. Znovu je to obsluhovaná prevádzka. Vyššie uvedené nevýhody výroby elektrickej energie s PEM vodíkovým palivovým článkom vytvorili priestor na vývoj takého spôsobu a konštrukcie zariadenia na výrobu elektrickej energie, ktorá by vytvorila obnoviteľný zdroj energie s kladnou energetickou bilanciou, spôsobilý zabezpečiť konštantný elektrický výkon bez potreby vytvárania záložných energetických kapacít. Javí sa aj reálna predstava zabezpečenia bezobslužnej prevádzky takéhoto zariadenia.

Výsledkom tohto úsilia je ďalej opisovaný kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie a zariadenie v predloženom vynáleze.

Podstata vynálezu

Vyššie uvedené nedostatky sú odstránené kombinovaným magnetohydrodynamickým a elektrochemickým spôsobom výroby najmä elektrickej energie podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že f ť c e c e t « c * « f e t « ♦ * t c a a a f t r » r t r t 9 t r f t v modifikácii spôsobu prevádzky elektrárne pri výrobe elektrickej energie ako hlavného produktu sa uskutočňuje elektrolytický proces dekompozície vody na vodík a kyslík v špirálovom magnetickom elektrolyzéri. Špirálový magnetický elektrolyzér je ponorený do zbernej nádrže pod hladinu vodného prostredia a svojou činnosťou (elektrolýzou) spôsobuje dekompozíciu vody z prostredia zbernej nádrže v dôsledku čoho dochádza k úbytku molekúl a teda aj objemu vody, čím spôsobuje v potrubí umiestnenom pod hladinou okolitého vodného prostredia so vstupným otvorom umiestneným pod hladinou okolitého vodného prostredia do zbernej nádrže tlakový gradient a tým potrebnú dynamizáciu vodného prostredia smerom k špirálovému magnetickému elektrolyzéru. Dekompozíciou vody je generovaný vodík a kyslík v plynnom skupenstve a to ako zmes plynov. Vygenerovaný vodík a kyslík je odvodným potrubím nad vodnou hladinou v zbernej nádrži privádzaný na separátor plynov, ktorý odseparuje plyny na čistý plynný vodík a kyslík. Napokon za vyššie opísaným elektrolytickým procesom dekompozície vody a separáciou vodíka a kyslíka nasleduje vodíkovokyslíková fúzia vo vodíkovom palivovom článku napojenom bezprostredne na separátor plynov, ak konečným cieľom je len výroba elektrickej energie.

V prípade, že cieľom kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby elektrickej energie ako hlavného produktu, je aj transport vody z vodného prostredia s aplikovaným špirálovým magnetickým elektrolyzérom do horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústavy s aplikovaným vodíkovým palivovým článkom, tak potom transport vody sa uskutočňuje z kvapalného skupenstva počiatočnou dekompozíciou vody na plynný vodík a kyslík, pokračuje separáciou a transportom aspoň plynného vodíka medzi výstupom špirálového magnetického elektrolyzéra a vstupom vodíkového palivového článku a končí vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku s výstupom vody opäť v kvapalnom alebo plynnom skupenstve, ale už v horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústave. Alternatívne je možné v plynnom skupenstve transportovať aj kyslík ak je v elektrolyzéri odoberaný.

Vyššie uvedené možnosti spôsobu kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej ♦ 9 v * r « f t 9 9 9 9 energie sa realizujú kombinovaným magnetohydrodynamickým a elektrochemickým zariadením na výrobu najmä elektrickej energie pozostávajúcim aspoň z jedného vodíkového palivového článku ako sekundárneho člena zariadenia, kde primárnym členom zariadenia je aspoň jeden špirálový magnetický elektrolyzér, ktorý je so svojim vstupom ponorený pod hladinou vodného prostredia. Pritom vo vodnom prostredí môže byť ponorený celý špirálový magnetický elektrolyzér alebo aspoň jeho podstatná časť. Pritom ďalej na výstup špirálového magnetického elektrolyzéra nadväzuje cez separátor vodíka aspoň jeden vodíkový palivový článok s výstupom pre odvod vody.

Ak je kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie primárne modifikované ako elektráreň, tak potom je výstup vodíkového palivového článku pre odvod vody vedený naspäť do vodného prostredia bez ďalšieho iného technologického alebo spotrebiteľského využitia vody získanej vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku.

Ak je kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie primárne modifikované ako transportér vody a sekundárne ako elektráreň, alebo ako elektráreň s doplnkovým transportom vody, tak potom je špirálový magnetický elektrolyzér úplne alebo čiastočne ponorený pod hladinou vodného prostredia a vodíkový palivový článok je situovaný do horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústavy. Toto priestorové rozloženie kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického zariadenia si vyžaduje, aby špirálový magnetický elektrolyzér bol s vodíkovým palivovým článkom cez separátor prepojený transportnými členmi na prenos vodíka a prípadne aj kyslíka, ako sú napríklad rúrky, hadice, plynovody a podobne. Pritom energetický výstup vodíkového palivového článku je vedený do ďalšej technologickej alebo spotrebiteľskej siete. Ak predmetom transportu je len plynný vodík, tak potom vodíkový palivový článok je vybavený vstupom pre prívod vzduchu, z ktorého je vodíkový palivový článok zásobovaný vzdušným kyslíkom z okolitého prostredia.

Spoločným výhodným znakom opísaných modifikácií je usporiadanie zabezpečujúce spätný odvod elektrolytu po elektrolýze do potrubia zásobujúceho elektrolyzér vodou.

Výstupnými produktmi vodíkového palivového článku je elektrická energia, voda a teplo. Na energetické zhodnotenie tepla ako nežiaduceho výstupného produktu vodíkového palivového článku je za účelom výroby ďalšej elektrickej energie do kompozície palivového článku integrovaný termoelektrický modul, ktorý pracuje ako chladič a zároveň vďaka tepelnému gradientu a konverzií tepla generuje elektrickú energiu.

Výhody kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a zariadenia k tomuto spôsobu podľa vynálezu sú zjavné z jeho účinkov, ktorými sa prejavuje navonok. Účinky tohto vynálezu spočívajú najmä v tom, že časť z celkového elektroenergetického zisku zo všetkých generačných momentov tohto systému je použitá na prevádzku špirálových magnetických elektrolyzérov, pričom zvyšná, prebytočná časť predstavuje výstupný energetický zisk, použitý na ďalšie spracovanie pre elektrizačnú prenosovú sústavu, resp. vonkajšiu energetickú sieť. Uvedené dva elektrogeneračné úseky teda predstavujú v súčte so zápornou hodnotou vstupu elektrickej energie do sústavy špirálových magnetických elektrolyzérov vo všeobecnosti finálnu energetickú bilanciu tohto systému, ktorej hodnota závisí od použitých technológií, materiálov, ich parametrov a v neposlednom rade účelu použitia tohto systému. Zostatková tepelná energia z vodíkovo-kyslíkovej fúzie, nespracovaná v rámci termoelektrickej generácie, resp. konverzie, môže byť zároveň po odvode teplovodom použitá na ohrev vodného prostredia v zbernej nádrži špirálových magnetických elektrolyzérov, čím sa zníži energia potrebná na elektrolýzu, čo z hľadiska výslednej energetickej bilancie predstavuje v konečnom dôsledku taktiež energetický zisk.

Regulácia magnetohydrodynamického a elektrochemického systému spočíva v modifikácii špirálového magnetického elektrolyzéra alebo ich sústavy a to buď reguláciou napätia na elektródach pomocou napäťového a prúdového regulátora alebo dočasným odpojením jedného alebo viacerých špirálových magnetických elektrolyzérov. Tým sa zníži množstvo t t t * « « « / » · e < c « r c · « e * r vyprodukovaného vodíka, ktorý vstupuje do palivového článku alebo ich sústavy, čím sa dá kontrolovať výstupný výkon systému a jeho stabilita.

Nesporným prínosom kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a zariadenia k tomuto spôsobu podľa vynálezu je tak jeho maximálna ekologická hodnota v pomere s možnosťami energetických ziskov, ako aj skutočnosť, že majoritnými emisiami z tohto systému sú kyslík a voda, pričom ide o obnoviteľný zdroj energie spôsobilý zabezpečiť konštantný výkon bez potreby vytvárania záložných energetických kapacít. Z ekonomického a logistického hľadiska predstavuje maximálne efektívne riešenie vzhľadom na potreby jeho inštalácie, ktoré predpokladajú najmä dostatočný objem vody na spracovanie, pričom použitý objem vody sa zároveň vracia do prostredia ako výstupný produkt. V dôsledku vyššie uvedeného je možné systém umiestniť bez potreby finančne a časovo náročných prác do akéhokoľvek vodného prostredia, či už sa jedná o vnútrozemské vodné plochy a toky, alebo plochy morí a oceánov. Vzhľadom na skutočnosť, že ide o progresívne, bezpečné, ekologické a ekonomické riešenie spracovania aj morskej vody, predstavuje tento systém z hľadiska riešenia spracovania potenciálu plochy morí a oceánov, tak ako aj vnútrozemských vodných plôch a tokov, z hľadiska priemyselnej využiteľnosti, ale aj z hľadiska globálnej ekologickej, ekonomickej a spoločenskej perspektívy, technický prínos nevyčísliteľnej hodnoty.

Z hľadiska využiteľnosti kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a zariadenia k tomuto spôsobu prichádzajú do úvahy okrem základnej možnosti výroby elektrickej energie tiež možnosti alternatívneho využitia, ako napríklad nástroja na dopravu vody do vyššie položených a/alebo vzdialených oblastí bez potreby používania klasických technológií čerpadiel alebo nástroja na odčerpávanie a/alebo transport vody resp. znižovania vodnej hladiny v konkrétnych lokalitách a jej transport do cieľových lokalít. Taktiež prichádza do úvahy možnosť použitia maximálne ekonomického a ekologického pohonu lodí, resp. iných vodných zariadení a/alebo dopravných prostriedkov v závislosti od konštrukčných možností a požadovaných energetických výkonov, kde je napríklad v prípade lodí * i « « c e t « e t t ♦ < r < t fit r e « f t < ♦ « t r < « s t r t « « • · t » t t t « « · teoreticky možné uvažovať s využitím týchto hydrodynamických úsekov na priame získavanie hybného momentu takej konštrukcie voči okolitému prostrediu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie a zariadenie k tomuto spôsobu podľa vynálezu bude bližšie objasnený na konkrétnych realizáciách zobrazených na výkresoch, kde obr. 1 znázorňuje blokovú schému jednotlivých technologických krokov spôsobu s naznačenými realizačnými možnosťami. Obr. 2 znázorňuje kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu elektrickej energie v modifikácii elektrárne. Obr. 3 znázorňuje kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu elektrickej energie v modifikácii elektrárne a transportného zariadenia vody. Obr. 4 znázorňuje viacnásobné radenie kombinovaných magnetohydrodynamických a elektrochemických zariadení na výrobu elektrickej energie v modifikácii elektrárne s transportným systémom vody.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Rozumie sa, že jednotlivé uskutočnenia kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a zariadenia k tomuto spôsobu podľa vynálezu sú predstavované pre ilustráciu a nie ako ich obmedzenia. Odborníci oboznámení so stavom techniky budú schopní zistiť s použitím nie viac ako rutinného experimentovania mnoho ekvivalentov ku špecifickým uskutočneniam vynálezu. Aj takéto ekvivalenty budú potom spadať do rozsahu nasledujúcich patentových nárokov.

Pre odborníkov znalých stavom techniky nemôže byť problémom dimenzovanie kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby najmä elektrickej energie a zariadenia k tomuto spôsobu f f t r < r « < « í « í « « * f r * « « f

( « < « f t a vhodná voľba materiálov a konštrukčných usporiadaní, preto tieto znaky neboli detailne riešené.

Príklad 1

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaný základný kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby elektrickej energie ako hlavného produktu a výroby vody ako vedľajšieho produktu tak, že sa uskutočňuje elektrolytický proces dekompozície vody na vodík a kyslík v špirálovom magnetickom elektrolyzéri 1 pod hladinou vodného prostredia 3. Potrebná dynamizácia vodného prostredia v sústave prívodu vody 3. do špirálového magnetického elektrolyzéra 1 je vyvolaná podtlakom z dekompozície vody na elektródach špirálového magnetického elektrolyzéra 1_. Za elektrolytickým procesom dekompozície vody nasleduje separácia vodíka a kyslíka na separátore plynov 5. a vodíkovo-kyslíková fúzia vo vodíkovom palivovom článku 6 napojenom bezprostredne za separátor 5_. Na generálnej blokovej schéme znázornenej na obr. 1 možno základný kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby elektrickej energie charakterizovať postupnosťou technologických krokov nasledovne: A-C-D-F-G-H a M.

Legenda k technologickým krokom:

A - SME elektrolyzér, elektrolýza vody, produkcia vodíka a kyslíka B - produkcia vodíka a kyslíka a ich transport do vyšších polôh C - separátor plynov, separácia vodíka a kyslíka

D - PEM vodíkový palivový článok, výroba energie na základe vodíkovo-kyslíkovej fúzie

E - produkcia výstupného elektrického výkonu PEM vodíkového palivového článku

F - produkcia vody ako výstupného produktu z PEM vodíkového palivového článku a jej odvod do nižšie položeného cieľového bodu

G - cieľová energetická bilancia magnetohydrodynamického a elektrochemického systému

H - spotreba vstupného elektrického výkonu potrebného na elektrolýzu čerpaná z cieľovej energetickej bilancie magnetohydrodynamického a elektrochemického systému

I - výstupný elektrický výkon určený na ďalšie spracovanie PEM vodíkového palivového článku

J - produkcia výstupného tepla PEM vodíkového palivového článku

K - termoelektrický modul, výroba energie na základe časti tepla vytvoreného PEM vodíkovým palivovým článkom

L - produkcia výstupného elektrického výkonu z termoelektrického modulu M - spätný odvod elektrolytu po elektrolýze do potrubia zásobujúceho elektrolyzér vodou.

V ďalšej alternatívnej realizácii kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby elektrickej energie je to postupnosť technologických krokov: J-K-L zaradená medzi D-G.

Príklad 2

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísaný odvodený kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby elektrickej energie ako hlavného produktu a transportu vody z vodného prostredia s aplikovaným špirálovým magnetickým elektrolyzérom 1 do horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústavy s aplikovaným vodíkovým palivovým článkom 6. Výroba elektrickej energie je dostatočne opísaná v príklade 1. Navyše transport vody sa uskutočňuje z kvapalného skupenstva počiatočnou dekompozíciou vody na plynný vodík a kyslík, pokračuje transportom aspoň plynného vodíka medzi výstupom špirálového magnetického elektrolyzéra i a vstupom vodíkového palivového článku 6 cez separátor 5 a končí vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku 6 s výstupom vody opäť v kvapalnom alebo plynnom skupenstve, ale už v horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústave. Alternatívne je možné v plynnom skupenstve transportovať aj kyslík ak je v elektrolyzéri 1 odoberaný. Na generálnej blokovej schéme znázornenej na obr. 1 možno tento odvodený kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby elektrickej energie a transportu vody charakterizovať postupnosťou technologických krokov nasledovne: A-B-C-D(E-F)-G-H-I a M.

v « r • « c < · « í t «

t f f · · t r- * < r « t * t r t « l*f » r « «

C t 9

Napokon v alternatívnej realizácii kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického spôsobu výroby elektrickej energie a/alebo transportu vody je to postupnosť všetkých technologických krokov: A až M vo vyššie uvedených sekvenciách.

Príklad 3

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané základné kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu elektrickej energie v modifikácii elektrárne, ako je to znázornené na obr. 2. Pozostáva zo špirálového magnetického elektrolyzéra j_ a naň cez separátor 5. nadväzujúceho vodíkového palivového článku 6 umiestnených na spoločnom mieste. Špirálový magnetický elektrolyzér 1 je so svojim vstupom 2 ponorený pod hladinou vodného prostredia 3. Na výstup 4 špirálového magnetického elektrolyzéra i nadväzuje cez separátor 5. vodíkový palivový článok 6 s výstupom 7 do vodného prostredia 3.

V alternatívnej realizácii kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického zariadenia na výrobu elektrickej energie je vodíkový palivový článok 6 vybavený termoelektrickým stupňom 9.

Príklad 4

V tomto príklade konkrétneho uskutočnenia predmetu vynálezu je opísané odvodené kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu elektrickej energie v modifikácii elektrárne a transportéra vody, ako je to znázornené na obr. 3. Pozostáva zo špirálového magnetického elektrolyzéra 1 a naň cez separátor 5. plynovým spojením nadväzujúceho vodíkového palivového článku 6. Špirálový magnetický elektrolyzér 1. je so svojim vstupom 2 ponorený pod hladinou vodného prostredia 3.. Vodíkový palivový článok 6 je situovaný do horizontálne a vertikálne vzdialenej sústavy. Energetický výstup vodíkového palivového článku 6 je vedený do ďalšej technologickej alebo spotrebiteľskej siete.

V alternatívnej realizácii kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického zariadenia na výrobu elektrickej energie a transportéra vody je vodíkový palivový článok 6 vybavený vstupom 1 pre prívod vzduchu.

r * 8' « 1 1 f f · 8

V alternatívnej realizácii kombinovaného magnetohydrodynamického a elektrochemického zariadenia na výrobu elektrickej energie a transportéra vody sa vedľa seba radí viac špirálových magnetických elektrolyzérov 1_ a viac vodíkových palivových článkov 6 ako je to znázornené na obr, 4.

Priemyselná využiteľnosť

Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie a zariadenie k tomuto spôsobu podľa vynálezu nachádza uplatnenie v energetickom a vodohospodárskom priemysle.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku, vyznačujúci sa tým, že pri výrobe elektrickej energie ako hlavného produktu sa uskutočňuje elektrolytický proces dekompozície vody na vodík a kyslík v špirálovom magnetickom elektrolyzéri (1) pod hladinou vodného prostredia, kde dynamizácia vodného prostredia v sústave prívodu vody do špirálového magnetického elektrolyzéra na jeho vstupe je vyvolaná podtlakom z dekompozície vody na výstupe špirálového magnetického elektrolyzéra, pričom za elektrolytickým procesom dekompozície vody nadväzuje separácia vodíka a kyslíka v separátore plynov a následne vodíkovo-kyslíková fúzia vo vodíkovom palivovom článku.
2. Kombinovaný magnetohydrodynamický a elektrochemický spôsob výroby najmä elektrickej energie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že výroba elektrickej energie ako hlavného v sebe zahrňuje aj transport vody z vodného prostredia s aplikovaným špirálovým magnetickým elektrolyzérom do horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústavy s aplikovaným vodíkovým palivovým článkom, pričom transport vody sa uskutočňuje z kvapalného skupenstva počiatočnou dekompozíciou vody na plynný vodík a kyslík, pokračuje separáciou a transportom aspoň plynného vodíka medzi výstupom špirálového magnetického elektrolyzéra a vstupom vodíkového palivového článku a končí vodíkovo-kyslíkovou fúziou vo vodíkovom palivovom článku s výstupom vody opäť v kvapalnom skupenstve.
3. Kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu najmä elektrickej energie pozostávajúce z vodíkového palivového článku, vyznačujúce sa tým, že aspoň jeden špirálový magnetický elektrolyzér (1) je so svojim vstupom (2) ponorený pod hladinou vodného prostredia (3), pričom na výstup (4) špirálového magnetického elektrolyzéra « « t t « « í (1) nadväzuje cez separátor plynov (5) aspoň jeden vodíkový palivový článok (6) s výstupom vody (7).
4. Kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu najmä elektrickej energie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že v modifikácií elektrárne je výstup vody (7) z vodíkového palivového článku (6) vedený naspäť do vodného prostredia (3).
5. Kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu najmä elektrickej energie podľa nároku 3, vyznačujúce sa tým, že v modifikácií elektrárne a transportného zariadenia vody je špirálový magnetický elektrolyzér (1) aplikovaný pod hladinou vodného prostredia (3) a vodíkový palivový článok (6) je cez separátor (5) situovaný do horizontálne a/alebo vertikálne vzdialenej sústavy, pričom energetický výstup vodíkového palivového článku (6) je vedený do ďalšej technologickej alebo spotrebiteľskej siete.
6. Kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu najmä elektrickej energie podľa aspoň jedného z nárokov 3 až 5, vyznačujúce sa tým, že vodíkový palivový článok (6) je vybavený vstupom (8) pre prívod vzduchu.
7. Kombinované magnetohydrodynamické a elektrochemické zariadenie na výrobu najmä elektrickej energie podľa aspoň jedného z nárokov 3 až 6, vyznačujúce sa tým, že vodíkový palivový článok (6) je vybavený termoelektrickým stupňom (9).