WO2007067083A1 - Plasma power supply - Google Patents

Plasma power supply Download PDF

Info

Publication number
WO2007067083A1
WO2007067083A1 PCT/RU2005/000624 RU2005000624W WO2007067083A1 WO 2007067083 A1 WO2007067083 A1 WO 2007067083A1 RU 2005000624 W RU2005000624 W RU 2005000624W WO 2007067083 A1 WO2007067083 A1 WO 2007067083A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electric
plasma
electrons
sources
current
Prior art date
Application number
PCT/RU2005/000624
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Rudolf Klavdievich Katargin
Konstantin Rudolfouich Katargin
Original Assignee
Rudolf Klavdievich Katargin
Katargin Konstantin Rudolfouic
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 Rudolf Klavdievich Katargin, Katargin Konstantin Rudolfouic filed Critical Rudolf Klavdievich Katargin
Priority to PCT/RU2005/000624 priority Critical patent/WO2007067083A1/en
Publication of WO2007067083A1 publication Critical patent/WO2007067083A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N3/00Generators in which thermal or kinetic energy is converted into electrical energy by ionisation of a fluid and removal of the charge therefrom
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K44/00Machines in which the dynamo-electric interaction between a plasma or flow of conductive liquid or of fluid-borne conductive or magnetic particles and a coil system or magnetic field converts energy of mass flow into electrical energy or vice versa
    • H02K44/08Magnetohydrodynamic [MHD] generators

Definitions

  • the invention relates to the field of engineering, in particular to plasma ion sources that perform the functions of a magnetodynamic current generator (MHD), which was widely published in 60 - 80 years.
  • MHD magnetodynamic current generator
  • Known MHD generators are converters of the chemical energy of fuel into electrical energy by temperature ionization of the gas stream and its separation into electronic and ionic components by blowing gas in a transverse magnetic field. Further connection of the flows of electrons and ions through the payload conductors (light bulbs, electric motors, etc.) gives the necessary amount of electric power for consumers. The principle of such electricity generation is theoretically very promising, however, it did not go into further practice due to the low temperature resistance of structural materials [l, p. 242].
  • Another equally important prototype may be a fuel cell. Fundamentally extremely simple. Two electrodes with a platinum coating are lowered into a vessel with electrolyte, hydrogen is supplied under one of them, and oxygen under the other. Thanks to platinum, gas molecules dissociate into atoms. On a hydrogen electrode, electrons from fuel atoms under the influence of the same catalyst go to a conductor with a payload (say, an electric motor), and on oxygen atoms, due to their pronounced electron affinity, they take these electrons and, leaving the electrolyte, where hydrogen ions are met * combine to form water. The movement of electrons along the conductor is the current to power the electric motor. A closed ring of charge movement is created - the electron beam is closed on two merging ionic arms. Thanks to platinum, the costs of dissociation of gas molecules and ionization of atoms are not required, which is very important for understanding the physical process of catalytic production of current from chemical energy directly.
  • any chemical reaction for gases can be excited in at least three ways.
  • the first is thermal, where by warming the test tube with the mixture, you can always achieve an active start of the reaction.
  • the second is a catalyst, which is described in the fuel cell.
  • the third method is more rare - exposure to light, a radioactive source, an electric discharge [2, p. 63]. So, for example, a test tube with a mixture of chlorine and hydrogen can be detonated by irradiating light with a wavelength of not more than 4785 Angstroms (i.e., at least 2.59 eV.). Interestingly; each reaction requires its own wavelength of light, since it must correspond to the binding energy in the molecule of the most active substance for disintegration
  • an electro-jet engine is an ion source, just dressed in a case-cover. Thanks to the motor application of ion sources outside the earth, a very unusual feature was revealed.
  • an accelerated ion flux into outer space usually a positive charge, expires from the nozzle, a charge of the opposite sign is formed on the engine body - negative.
  • the Coulomb force stops the ion flux, and all the charged particles that have escaped are forced to come back. No matter how powerful a source of electric current works to create an ion stream, the return of ions is ensured - you cannot argue with Coulomb force.
  • Replacement sheet the ability of both ion jets to intersect (connect).
  • the released ion streams compensate their charges in the space behind the engines, but only at the beginning.
  • the outflow of both jets after the first impulse will stop, since both engine shells will be charged by the amount of emitted ions.
  • the hydrogen casing has a negative sign - an excess of electrons, while the oxygen one is charged with a positive sign - a lack of electrons. If we connect the engine housings with a conductor through an electric lamp or electric motor, then we give the opportunity to flow electrons from the hydrogen housing to the oxygen one, and then the ion flows from the nozzles will flow normally, with further formation of water vapor when connected in space and the electric motor will rotate or the electric lamp will burn.
  • the movement of electrons along the conductor is an electric current, i.e. it turns out the current generator.
  • FIG. 2 shows the installation of an electric jet engine, in which hydrogen enters the main building 1, and oxygen is supplied to the neutralizer 5, and, of course, the axes of gas movement are located at an angle for the intersection of ion jets.
  • the grid-anode 3 and the nozzle ring 4 there is an additional coil 6 of a constant magnetic field along the axis of the casing.
  • a coil 7 is installed to create a magnetic plug at the nozzle.
  • SPD electric jet engine
  • the operation of the installation is in principle similar to the previously described RIT-IO engine.
  • gas When gas is supplied from the cylinder into the cavity of the hydrogen (fuel) cylinder 1 in the high-frequency field of the inductor, the gas becomes a plasma bunch, burns up to 10-15 thousand degrees [6, p.275] and decays into ions and electrons.
  • electrons In the longitudinal magnetic field of coil 6, electrons, by virtue of their negative charge, rotate around the lines of force of the magnetic field and are forced to drift to the left to the bottom of the cylinder and settle on grid 3 [7, p. 55, p. 2O7]. If by chance the electron goes to the right along the magnetic line, it will fall into the strong field region of the magnetic plug of coil 7, will be reflected, and “rush back to the grid 3.
  • Hydrogen ions having a positive charge, and also due to rotation from the Lorentz force, will rush to the right along the magnetic lines and due to the increased mass, a magnetic plug slips through and flies out from the nozzle of the engine into space through ring 4.
  • the gas is separated into electronic and ionic components by a magnetic field, where ions and electrons, due to different charge signs, are wound onto magnetic field lines in opposite directions and drift to their electrodes.
  • the resulting atoms are thermally excited, and, under the pressure of the gas mass from the balloon, are forced to go to grid 8 on which, due to their high affinity for the oxygen electron [9.C.45], they take the electrons they need from the grid and exit the nozzle, negatively charged into space towards positive hydrogen ions. According to Coulomb's law, they are mutually attracted.
  • the resulting water vapor molecules inertia escape into the surrounding space.
  • Grid 8 depleted of electrons in contact with oxygen atoms, through the conductors of an electrical circuit through
  • the electric motor 9 receives an excess of electrons from the electrode 3, which again and again receives hydrogen electrons from the plasma of the high-frequency discharge of the hydrogen casing due to the magnetic field of the solenoids.
  • a closed ring chain of charge movement is formed consisting of two closed ion flows and one electron, similar to the ring current chain formed during operation of a fuel cell [10, p. 77].
  • An electric circuit with a current source, switch B (fig. 2) and ring 4 is necessary only for initial ignition and in emergency situations, and after the start of the process can be turned off as unnecessary. Of course, the installation can work successfully even with the power source turned on, however, in order to save money, it can be turned off.
  • High-frequency inductors for gas heating usually consume relatively little electricity, but more than solenoid coils. To increase the efficiency of the installation, it is quite reasonable to introduce a limited amount of oxygen into the hydrogen stream, then, in the high-frequency zone, when a certain amount of heat is released from a partial chemical reaction, the inductor will need less energy to maintain the temperature of the plasmoid, which reduces the electric power of the high-frequency inductor.
  • the efficiency of the plasma current source can be in the range of 40 - 70%, although according to the Carnot formula it can be higher.
  • a sufficiently strong light radiation in a plasma from a high temperature (like an electric spark) has a catalytic effect, stimulates the dissociation and ionization of molecules, and this dramatically reduces the required power of the inductor against the calculated value without a catalyst.
  • the use of a plasma current source is promising especially in the field of transport engineering. Since the proposed current source is lighter per unit of power and is incomparably more durable in the operation of a conventional fuel cell, it can be used on electric vehicles, autonomous electrical units, in general, where current sources of medium and high electric power are required in technology. Such a current source is especially necessary for rural residents of remote villages, for example, in Siberia, capable of providing power to the refrigerator, electric stove, heating, etc. without supplying energy from the electric network.
  • the described method of generating electricity allows the use of various types of fuel instead of the hydrogen given for the example. Easily applicable liquid, gaseous fuels, up to coal powder, which significantly expands the area of application of a plasma current source in household, industry and agriculture. Given the high efficiency of a plasma current source, it is economically very beneficial to use the conversion of household waste into electrical energy. Paying drivers for the waste brought to them (now everything is done the other way around) will pose an environmental problem

Abstract

A plasma power supply is based on a high-frequency electro-reactive engine and is embodied in the form of a simple converter for converting a fuel chemical energy directly into electric power with an efficiency output ranging from 40 to 70 %. The invention makes it possible to use liquid and gas fuels, and in combination with a gas generator, any conceivable type of fuel, thereby extending the range of the application of the inventive power supply for transport means, in industries and, in particular, in rural regions. It can be advantageously used for reprocessing domestic wastes and smoke emissions in cities into electric power, thereby helping in rationally resolving one of the more important megalopolis problems.

Description

Плазменный источник тока  Plasma current source
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к плазменным источникам ионов, вьшолняющих функции магнитодинамического генератора тока (МГД) который широко публиковался в 60 - 80 годах. The invention relates to the field of engineering, in particular to plasma ion sources that perform the functions of a magnetodynamic current generator (MHD), which was widely published in 60 - 80 years.
Известные МГД генераторы являются преобразователями химической энергии топлива в электрическую путем температурной ионизации газового потока и разделения его на электронную и ионную компоненты за счёт продувания газа в поперечном магнитном поле. Дальнейшее соединение потоков электронов и ионов через проводники полезной нагрузки (лампочки, электродвигатели и т.д.) даёт необходимое количество электрической мощности для потребителей. Принцип подобного получения электричества теоретически очень перспективный, однако, в дальнейшую практику не пошел из-за низкой стойкости к температурам конструкционных материалов [l,c.242].  Known MHD generators are converters of the chemical energy of fuel into electrical energy by temperature ionization of the gas stream and its separation into electronic and ionic components by blowing gas in a transverse magnetic field. Further connection of the flows of electrons and ions through the payload conductors (light bulbs, electric motors, etc.) gives the necessary amount of electric power for consumers. The principle of such electricity generation is theoretically very promising, however, it did not go into further practice due to the low temperature resistance of structural materials [l, p. 242].
Другим, не менее важным прототипом, может быть топливный элемент. Принципиально предельно прост. В сосуд с электролитом опушены два электрода е платиновым покрытием, под один из них подаётся водород, под другой кислород. Благодаря платине молекулы газов диссоциируют на атомы. На водородном электроде электроны с атомов топлива под действием того же катализатора уходят на проводник с полезной нагрузкой (скажем, электродвигатель), а на кислородном атомы, в силу сильно выраженного сродства к электрону, принимают эти электроны и, уходя в электролит, где встречают водородные ионы* соединяются, образуя воду. Движение электронов по проводнику— это и есть ток для питания электродвигателя. Создаётся замкнутое кольцо движения зарядов - электронный поток замыкается на два ионных сливающихся рукава. Благодаря платине не требуется затрат на диссоциацию молекул газов и ионизацию атомов, что очень важно для понимания физического процесса каталитического получения тока из химической энергии непосредственно. Another equally important prototype may be a fuel cell. Fundamentally extremely simple. Two electrodes with a platinum coating are lowered into a vessel with electrolyte, hydrogen is supplied under one of them, and oxygen under the other. Thanks to platinum, gas molecules dissociate into atoms. On a hydrogen electrode, electrons from fuel atoms under the influence of the same catalyst go to a conductor with a payload (say, an electric motor), and on oxygen atoms, due to their pronounced electron affinity, they take these electrons and, leaving the electrolyte, where hydrogen ions are met * combine to form water. The movement of electrons along the conductor is the current to power the electric motor. A closed ring of charge movement is created - the electron beam is closed on two merging ionic arms. Thanks to platinum, the costs of dissociation of gas molecules and ionization of atoms are not required, which is very important for understanding the physical process of catalytic production of current from chemical energy directly.
Вообще, любые химические реакции для газов можно возбуждать не менее чем тремя способами. Первый - термический, где, грея пробирку со смесью, можно всегда добиться активного начала реакции. Второй - катализатором, что и описано в работе топливного элемента. Третий способ более редкий - облучение светом, радиоактивным источником, электрическим разрядом [2,c.63]. Так, к примеру, пробирку со смесью хлора и водорода можно взорвать, облучая светом с длиной волны не более 4785 Ангстрем (т.е.- не менее 2,59 эВ.). Что интересно; для каждой реакции требуется своя длина световой волны, поскольку она должна соответствовать энергии связи в молекуле наиболее активного вещества для развала  In general, any chemical reaction for gases can be excited in at least three ways. The first is thermal, where by warming the test tube with the mixture, you can always achieve an active start of the reaction. The second is a catalyst, which is described in the fuel cell. The third method is more rare - exposure to light, a radioactive source, an electric discharge [2, p. 63]. So, for example, a test tube with a mixture of chlorine and hydrogen can be detonated by irradiating light with a wavelength of not more than 4785 Angstroms (i.e., at least 2.59 eV.). Interestingly; each reaction requires its own wavelength of light, since it must correspond to the binding energy in the molecule of the most active substance for disintegration
1 1
Заменяющий лист молекулы на атомы и делать их возбужденными. Электрический разряд всегда имеет широкий спектр излучения, поэтому в этом электромагнитном ряду всегда находится необходимая длина волны для любой реакции, - иначе, для разрыва связей в молекулах и создания активных атомов, т.е. это универсальный катализатор для любых химических реакций (лучше любой платины). Кстати сказать, такой способ активации химпроцесса давно используется в автодвигателях для зажигания топливной смеси в цилиндрах. Replacement sheet molecules into atoms and make them excited. An electric discharge always has a wide spectrum of radiation, therefore, in this electromagnetic series there is always the necessary wavelength for any reaction, otherwise, to break bonds in molecules and create active atoms, i.e. it is a universal catalyst for any chemical reaction (better than any platinum). By the way, this method of chemical process activation has long been used in auto engines to ignite the fuel mixture in cylinders.
Общий смысл описанных прототипов в том, что для получения полезного электрического тока непосредственно из газообразных веществ необходимо разделить их на ионные и электронные потоки. На практике разделение газообразных веществ на ионы и электроны успешно используютt i и ионные источники, как с положительными, так и с отрицательными ионами [3,c.382]. На базе ионных источников выполнены электрореакrивные двигатели для космических аппаратов, применяемые для коррекции ориентации спутников земли в пространстве. В последние десятилетия за счёт подобных перспективных разработок ионные источники на электрореактивных двигателях доведены до высокого совершенства, где коэффициент полезного действия (КПД) достигает до 70 - 80% [45c.l7G], что вполне сравнимо с результативностью топливных элементов. В принципе, элекгрореактивный двигатель - это ионный источник, всего лишь одетый в чехол-корпус. Благодаря двигательному применению источников ионов вне земли выявилась очень необычная особенность. При истечении из сопла ускоренного ионного потока в космическое пространство, обычно положительного заряда, на корпусе двигателя образуется заряд противоположного знака - отрицательный. И если не принять необходимых мер, то кулоновская сила останавливает ионный поток, и все вылетевшие заряженные частицы вынужденно возвращаются назад. Какой бы мощный источник электрического тока не работал на создание ионной струи, возврат ионов назад обеспечен - с кулоновской силой не поспоришь. Ввиду этого, возле среза сопла устанавливают другой источник противоположного заряда (обычно электронный) для нейтрализации струи ионов, слияние их с электронами компенсирует заряд основного потока [5, с.111]. Это производится за счёт электрического соединения проводниками нейтрализующего устройства электронов с дальним от сопла электродом двигателя. На данном принципе есть возможность создать источник тока по прямому преобразованию энергии при окислении топлива в электрическую энергию, аналогично МГД генератору. The general meaning of the described prototypes is that in order to obtain a useful electric current directly from gaseous substances, it is necessary to divide them into ionic and electron flows. In practice, the separation of gaseous substances into ions and electrons successfully use t i and ion sources, both with positive and negative ions [3, p. 382]. On the basis of ion sources, electric propulsion engines for spacecraft were made, which are used to correct the orientation of earth satellites in space. In recent decades, due to such promising developments, ion sources on electric jet engines have been brought to high perfection, where the efficiency (efficiency) reaches 70 - 80% [4 5 c.l7G], which is quite comparable with the efficiency of fuel cells. In principle, an electro-jet engine is an ion source, just dressed in a case-cover. Thanks to the motor application of ion sources outside the earth, a very unusual feature was revealed. When an accelerated ion flux into outer space, usually a positive charge, expires from the nozzle, a charge of the opposite sign is formed on the engine body - negative. And if you do not take the necessary measures, the Coulomb force stops the ion flux, and all the charged particles that have escaped are forced to come back. No matter how powerful a source of electric current works to create an ion stream, the return of ions is ensured - you cannot argue with Coulomb force. In view of this, another source of the opposite charge (usually electronic) is installed near the nozzle exit to neutralize the ion stream, their fusion with the electrons compensates for the charge of the main stream [5, p. 111]. This is done due to the electrical connection by the conductors of the neutralizing device of electrons to the engine electrode farthest from the nozzle. On this principle, it is possible to create a current source for direct energy conversion during the oxidation of fuel into electrical energy, similar to the MHD generator.
Для этого можно применить два электрореактивных двигателя без нейтрализаторов, один из которых дает струю, скажем, положительных ионов водорода (топливо), другой кислородный (окислитель) испускает поток отрицательных ионов. Представим себе, что корпуса двигателей не соединены между собой электрически, попробуем запустить их и дать  For this, two electro-reactive engines without neutralizers can be used, one of which gives a stream of, say, positive hydrogen ions (fuel), the other oxygen (oxidizer) emits a stream of negative ions. Imagine that the engine housings are not electrically connected, try to start them and give
2  2
Заменяющий лист возможность обеим ионным струям пересечься (соединиться). Вылетевшие потоки ионов компенсируют свои заряды в пространстве за двигателями, но только вначале. Истечение обеих струй после первого импульса остановится, поскольку зарядятся оба корпуса двигателей на величину вылетевших ионов. Водородный корпус отрицательным знаком - избытком электронов, кислородный же зарядится положительным знаком - нехваткой электронов. Если соединить корпуса двигателей проводником через электролампу или электродвигатель, то мы даём возможность перетекать электронам с водородного корпуса на кислородный, и тогда потоки ионов из сопел потекут нормально, с дальнейшим образованием паров воды при соединении в пространстве и при этом будет вращаться электродвигатель или гореть электролампочка. Движение электронов по проводнику и есть электрический ток, т.е. получается генератор тока. Replacement sheet the ability of both ion jets to intersect (connect). The released ion streams compensate their charges in the space behind the engines, but only at the beginning. The outflow of both jets after the first impulse will stop, since both engine shells will be charged by the amount of emitted ions. The hydrogen casing has a negative sign - an excess of electrons, while the oxygen one is charged with a positive sign - a lack of electrons. If we connect the engine housings with a conductor through an electric lamp or electric motor, then we give the opportunity to flow electrons from the hydrogen housing to the oxygen one, and then the ion flows from the nozzles will flow normally, with further formation of water vapor when connected in space and the electric motor will rotate or the electric lamp will burn. The movement of electrons along the conductor is an electric current, i.e. it turns out the current generator.
Для примера конструктивного исполнения указанного принципа токообразования разумно использовать самый простой, на наш взгляд, электрореактивньш двигатель ЩT-10, разработанный в ФРГ в начале семидесятых годов [5,c.97]. Это, в принципе, пока единственный источник ионов способный работать и при очень низких и при высоких давлениях окружающей среды. Представляет собой по рис Л кварцевый или керамический цилиндр 1 с днищем (подобно стакану), обхваченный индуктором 2 высокочастотного электромагнитного поля с частотой примерно 1 - 30 МГц. Через днище и анодную сетку 3 вводится водород из баллона, который сразу же попадает в высокочастотное поле индуктора, в результате образуется плазма. В ней, под действием высокой частоты и светового излучения, как катализатора, атомы газа распадаются на ионы и электроны, а последние, благодаря отрицательному заряду вынужденно возвращаются назад на анодную сетку 3 заряженную положительно источником тока. Ионы водорода, имея положительный заряд q, разгоняются электрическим полем источника тока E под действием силы F= q E к отрицательному кольцу-катоду 4 и, в силу большой массы (по сравнению с электроном) и скорости, проскакивают кольцо 4, которое является соплом "истечения, где и вылетают струёй в космическое пространство. Вот здесь у сопла, немного сбоку, для компенсации положительного заряда струи обычно ставится нейтрализатор 5 в виде источника электронов, который эмитирует их в направлении положительной струи. For an example of constructive execution of the indicated principle of current formation, it is reasonable to use the simplest, in our opinion, ShchT-10 electric reactive engine, developed in Germany in the early seventies [5, p. 97]. This, in principle, is so far the only ion source capable of working at very low and high ambient pressures. According to Figure A, it is a quartz or ceramic cylinder 1 with a bottom (like a glass), encircled by an inductor 2 of a high-frequency electromagnetic field with a frequency of about 1 - 30 MHz. Hydrogen is introduced from the cylinder through the bottom and the anode grid 3, which immediately enters the high-frequency field of the inductor, resulting in the formation of plasma. In it, under the action of high frequency and light radiation, as a catalyst, gas atoms decay into ions and electrons, and the latter, due to the negative charge, are forced to return back to the anode grid 3 positively charged by the current source. Hydrogen ions, having a positive charge q, are accelerated by the electric field of the current source E under the action of the force F = q E to the negative cathode ring 4 and, due to the large mass (compared to the electron) and speed, slip ring 4, which is a nozzle " outflows, where they fly out into outer space, here, near the nozzle, a little to the side, to compensate for the positive charge of the stream, a neutralizer 5 is usually placed in the form of an electron source that emits them in the direction of the positive stream.
Если в качестве нейтрализатора применить не электроны, а источник отрицательных ионов кислорода, атом которого, как мы знаем, легко превращается в минус-ион благодаря высокому значению сродства к дополнительному электрону (озон в природе), тогда компенсация заряда водородной струи обеспечивается соединением ионов с кислородом и образованием результирующего водяного пара.  If not electrons are used as a neutralizer, but a source of negative oxygen ions, the atom of which, as we know, can easily be converted into a minus ion due to the high affinity for the additional electron (ozone in nature), then the charge of the hydrogen stream is ensured by combining the ions with oxygen and the formation of the resulting water vapor.
Заменяющий лист Для конкретного примера на pиc.2 изображена установка электрореактивного двигателя, в котором в главный корпус 1 поступает водород, а в нейтрализатор 5 подаётся кислород, и, естественно, расположены осями движения газов под углом для пересечения ионными струями. На водородном корпусе 1 двигателя кроме высокочастотного индуктора 2, сетки- анода 3 и соплового кольца 4, расположена дополнительно катушка 6 постоянного магнитного поля вдоль оси корпуса. С целью устройства местного усиления магнитного поля устанавливается катушка 7 для создания магнитной пробки у сопла. Такой же вариант магнитной пробки был очень удачно апробирован на электрореактивном двигателе (СПД) созданного под руководством A.И. Морозова [4,c.l62]. Replacement sheet For a specific example, Fig. 2 shows the installation of an electric jet engine, in which hydrogen enters the main building 1, and oxygen is supplied to the neutralizer 5, and, of course, the axes of gas movement are located at an angle for the intersection of ion jets. On the hydrogen casing 1 of the engine, in addition to the high-frequency inductor 2, the grid-anode 3 and the nozzle ring 4, there is an additional coil 6 of a constant magnetic field along the axis of the casing. For the purpose of local magnetic field amplification, a coil 7 is installed to create a magnetic plug at the nozzle. The same version of the magnetic plug was very successfully tested on an electric jet engine (SPD) created under the direction of A.I. Morozov [4, c.l62].
Работа установки в принципе аналогична ранее описанному двигателю RIT-IO. При подаче газа из баллона в полость водородного (топливного) цилиндра 1 в высокочастотном поле индуктора газ становится сгустком плазмы, раскаляется до 10 -15 тыс. градусов [6,c.275] и распадается на ионы и электроны. В продольном магнитном поле катушки 6 электроны, в силу своего отрицательного заряда, вращаются вокруг силовых линий магнитного поля и вынуждены дрейфовать влево к днищу цилиндра и оседать на сетке 3 [7,c.55,c.2O7]. Если случайно электрон пойдёт вдоль магнитной линии вправо, он попадет в область сильного поля магнитной пробки катушки 7, отразится, и" устремится назад к сетке 3. Ионы водорода, имея положительный заряд, и тоже благодаря вращению от силы Лоренца, устремляются вправо вдоль магнитных линий и за счёт повышенной массы проскакивают магнитную пробку и вылетают через кольцо 4 из сопла двигателя в пространство. Случайно ушедший ион в сторону днища (в левую сторону) растеряет энергию на диссоциацию и ионизацию поступающих из баллона молекул и вернется в центр высокочастотного поля. Точно также в МГД генераторах газ разделяется на электронные и ионные компоненты магнитным полем, где ионы и электроны, благодаря разным знакам заряда навиваются на магнитные силовые линии в противоположных направлениях и дрейфуют к своим электродам.  The operation of the installation is in principle similar to the previously described RIT-IO engine. When gas is supplied from the cylinder into the cavity of the hydrogen (fuel) cylinder 1 in the high-frequency field of the inductor, the gas becomes a plasma bunch, burns up to 10-15 thousand degrees [6, p.275] and decays into ions and electrons. In the longitudinal magnetic field of coil 6, electrons, by virtue of their negative charge, rotate around the lines of force of the magnetic field and are forced to drift to the left to the bottom of the cylinder and settle on grid 3 [7, p. 55, p. 2O7]. If by chance the electron goes to the right along the magnetic line, it will fall into the strong field region of the magnetic plug of coil 7, will be reflected, and “rush back to the grid 3. Hydrogen ions, having a positive charge, and also due to rotation from the Lorentz force, will rush to the right along the magnetic lines and due to the increased mass, a magnetic plug slips through and flies out from the nozzle of the engine into space through ring 4. An ion that has accidentally left towards the bottom (to the left side) loses energy for dissociation and ionization of molecules coming from the balloon and In the MHD generators, the gas is separated into electronic and ionic components by a magnetic field, where ions and electrons, due to different charge signs, are wound onto magnetic field lines in opposite directions and drift to their electrodes.
Газ в корпусе кислородного нейтрализатора 5, тоже индуктором или обычным нагревателем разогревается примерно до 900 - 12000C [8,c.371], как и в других применяемых нейтрализаторах, заставляет молекулы распадаться на отдельные атомы и не более. Образующиеся атомы термически возбуждены, и, под давлением массы газа из баллона, вынуждены подойти к сетке 8 на которой они, в силу большого сродства к электрону кислорода [9.C.45], забирают необходимые им электроны с сетки и выходят из сопла, отрицательно заряженные в пространство навстречу с положительными водородными ионами. По закону Кулона они взаимно притягиваются. Образующиеся молекулы пара воды по инерции отходят в окружающее пространство. Сетка 8, обеднённая электронами соприкосновением с атомами кислорода, по проводникам электрической цепи через The gas in the case of the oxygen neutralizer 5, also heated by an inductor or a conventional heater, reaches approximately 900 - 1200 0 C [8, p. 371], as in other used neutralizers, causes the molecules to decompose into individual atoms and no more. The resulting atoms are thermally excited, and, under the pressure of the gas mass from the balloon, are forced to go to grid 8 on which, due to their high affinity for the oxygen electron [9.C.45], they take the electrons they need from the grid and exit the nozzle, negatively charged into space towards positive hydrogen ions. According to Coulomb's law, they are mutually attracted. The resulting water vapor molecules inertia escape into the surrounding space. Grid 8, depleted of electrons in contact with oxygen atoms, through the conductors of an electrical circuit through
вменяющий лист электродвигатель 9, получает избыток электронов с электрода 3, на который вновь и вновь поступают водородные электроны из плазмы высокочастотного разряда водородного корпуса благодаря магнитному полю соленоидов. Образуется замкнутая кольцевая цепь движения зарядов состоящая из двух замыкающихся ионных потоков и одного электронного, подобно кольцевой цепочке тока образуемой при работе топливного элемента [10,c.77]. Электрическая цепь с источником тока, выключателем В (pиc.2) и кольцом 4 необходима только для начального зажигания и в аварийных ситуациях, а после запуска процесса может отключаться за ненадобностью. Конечно, установка может успешно работать и при включённом источнике тока, однако, в целях экономии можно отключить. imputing sheet the electric motor 9 receives an excess of electrons from the electrode 3, which again and again receives hydrogen electrons from the plasma of the high-frequency discharge of the hydrogen casing due to the magnetic field of the solenoids. A closed ring chain of charge movement is formed consisting of two closed ion flows and one electron, similar to the ring current chain formed during operation of a fuel cell [10, p. 77]. An electric circuit with a current source, switch B (fig. 2) and ring 4 is necessary only for initial ignition and in emergency situations, and after the start of the process can be turned off as unnecessary. Of course, the installation can work successfully even with the power source turned on, however, in order to save money, it can be turned off.
Высокочастотные индукторы для нагрева газа обычно расходуют сравнительно немного электроэнергии, но больше, чем соленоидные катушки. Для повышения КПД установки в поток водорода вполне разумно вводить ограниченное количество кислорода, тогда, в высокочастотной зоне при выделении определённого количества тепла от частичной химической реакции, индуктору потребуется меньше энергии для поддержания температуры плазмоида, что уменьшает электрическую мощность высокочастотного индуктора. В зависимости от исполнения КПД плазменного источника тока может быть в пределах 40 - 70%, хотя по формуле Карно может быть и выше. Достаточно сильное световое излучение в плазме от высокой температуры (подобно электрической искре) оказывает каталитическое действие, стимулирует диссоциацию и ионизацию молекул, и это резко снижает потребную мощность индуктора против расчётной величины без катализатора.  High-frequency inductors for gas heating usually consume relatively little electricity, but more than solenoid coils. To increase the efficiency of the installation, it is quite reasonable to introduce a limited amount of oxygen into the hydrogen stream, then, in the high-frequency zone, when a certain amount of heat is released from a partial chemical reaction, the inductor will need less energy to maintain the temperature of the plasmoid, which reduces the electric power of the high-frequency inductor. Depending on the design, the efficiency of the plasma current source can be in the range of 40 - 70%, although according to the Carnot formula it can be higher. A sufficiently strong light radiation in a plasma from a high temperature (like an electric spark) has a catalytic effect, stimulates the dissociation and ionization of molecules, and this dramatically reduces the required power of the inductor against the calculated value without a catalyst.
Применение плазменного источника тока имеет перспективное значение особенно в области транспортного машиностроения. Поскольку предлагаемый источник тока по весу легче на единицу мощности и несравненно долговечнее в работе обычного топливного элемента, его вполне можно использовать на электромобилях, автономных электроагрегатах, в общем, там, где в технике требуются источники тока на средние и большие электрические мощности. Особенно необходим такой источник тока для сельских жителей удалённых деревень, к примеру, в Сибири, способный обеспечить электропитание холодильнику, электроплите, отоплению и т. д. без подвода энергии от электрической сети. Описанный метод получения электричества позволяет применять разнообразные виды топлива вместо приведенного для примера водорода. Легко применимы жидкие, газообразные топлива, вплоть до угольного порошка, что значительно расширяет зону применения плазменного источника тока в быту, промышленности и сельском хозяйстве. Учитывая высокий КПД плазменного источника тока экономически очень выгодно использовать преобразование бытовых отходов в электрическую энергию. Оплата водителям за привезенные отходы на пеоеоаботкv (сейчас делается всё наоборот) поставит экологическую проблему  The use of a plasma current source is promising especially in the field of transport engineering. Since the proposed current source is lighter per unit of power and is incomparably more durable in the operation of a conventional fuel cell, it can be used on electric vehicles, autonomous electrical units, in general, where current sources of medium and high electric power are required in technology. Such a current source is especially necessary for rural residents of remote villages, for example, in Siberia, capable of providing power to the refrigerator, electric stove, heating, etc. without supplying energy from the electric network. The described method of generating electricity allows the use of various types of fuel instead of the hydrogen given for the example. Easily applicable liquid, gaseous fuels, up to coal powder, which significantly expands the area of application of a plasma current source in household, industry and agriculture. Given the high efficiency of a plasma current source, it is economically very beneficial to use the conversion of household waste into electrical energy. Paying drivers for the waste brought to them (now everything is done the other way around) will pose an environmental problem
5  5
Заменяющий лист Replacement sheet

Claims

современности с головы на ноги, очистит наши леса и ближайшие речки от мусора и свалок в укромных уголках. Деньги за произведенную электроэнергию выплачиваемые энергосистемой вполне покроют расходы на оплату и водителям, и обслуживающему персоналу плазменной установки. Плазменный источник тока незаменим для очистки дымовых газов на промышленных предприятиях, поскольку любая администрация тоже заинтересована в получении денег из дыма, нужно только дать такую возможность.  of our time, from head to foot, will clear our forests and the nearest rivers of garbage and landfills in nooks and crannies. The money for the electricity generated by the power system will fully cover the cost of payment for both drivers and maintenance personnel of the plasma system. A plasma current source is indispensable for the purification of flue gases at industrial enterprises, since any administration is also interested in receiving money from smoke, you only need to give such an opportunity.
Высокочастотные плазменные источники (плазмотроны) с использованием газов, благодаря отсутствию распыляемых контактных токовых электродов, отработаны современной промышленностью до совершенства. Их используют в качестве высокотемпературных горелок там, где необходимо плавить или получать химически чистые тугоплавкие материалы, для нагрева газовых потоков при аэродинамических испытаниях моделей и изделий, предназначенных для сверхзвуковых и космических полётов [б,c_287], в лакокрасочной промышленности для получения миллионов тонн красителей, и многих других областях. Использование плазмотронов для получения электрического тока обогатит практику совершенно новым направлением развития техники наряду с другими типами ионных источников, которые можно С таким же успехом использовать в качестве электрогенераторов.  High-frequency plasma sources (plasmatrons) using gases, due to the lack of atomized contact current electrodes, have been perfected by modern industry to perfection. They are used as high-temperature burners where it is necessary to melt or obtain chemically pure refractory materials, for heating gas flows during aerodynamic tests of models and products intended for supersonic and space flights [b, c_287], in the paint and varnish industry to produce millions of tons of dyes, and many other areas. The use of plasmatrons to produce electric current will enrich the practice with a completely new direction in the development of technology along with other types of ion sources, which can equally well be used as electric generators.
Литература. Literature.
LМирдельГ. Электрофизика. M. Мир, 1972.  L. Mirdel. Electrophysics. M. World, 1972.
2.T. Эрдей-Груз. Химические источники тока. M. Мир. 1974.  2.T. Erdey Gruz. Chemical current sources. M. World. 1974.
3. Физика и технология источников ионов. Ред. Я. Браун. M. Мир. 1998.  3. Physics and technology of ion sources. Ed. I. Brown. M. World. 1998.
4.Фaвopcкий O.H., Фишrойт B.B., Литовский E.И. Основы теории космических элеiσрореаiсгивных двигательных установок. M. Высшая школа. 1978.  4.Favopsky O.H., Fishroit B.B., Lithuanian E.I. Fundamentals of the theory of space electric propulsion systems. M. High School. 1978.
5.Гpишин С. Д., Лесков Л.B., Козлов H.IΪ. Электрические ракетные двигатели. M. Машиностроение. 1975.  5.Grishin S.D., Leskov L. B., Kozlov H.I. Electric rocket engines. M. Engineering. 1975.
6.Bыcoкoчacтoтнaя электротермия. Справочник. Ред. A.B. Донской. M. Машиностроение. 1965.  6 High-speed electrotherm. Directory. Ed. A.B. Donskoy. M. Engineering. 1965.
7.Л.A. Арцимович, СЮ. Лукьянов. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. M. Наука. 1972.  7.L.A. Artsimovich, SJ. Lukyanov. The movement of charged particles in electric and magnetic fields. M. Science. 1972.
8.B.Д Русанов, AA Фридман. Физика химически активной плазмы. M. Наука. 1984. 8.B.D D. Rusanov, AA Friedman. Physics of chemically active plasma. M. Science. 1984.
9.Г.Гpeй. Электроны и химическая связь. M.Mиp. 1967. 9.G. Gray. Electrons and chemical bonding. M.Mir. 1967.
10. H.B. Коровин. Новые химические источники тока. M. Энергия. 1978.  10. H.B. Korovin. New chemical current sources. M. Energy. 1978.
6  6
Заменяющий лист  Replacement sheet
PCT/RU2005/000624 2005-12-05 2005-12-05 Plasma power supply WO2007067083A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000624 WO2007067083A1 (en) 2005-12-05 2005-12-05 Plasma power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000624 WO2007067083A1 (en) 2005-12-05 2005-12-05 Plasma power supply

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007067083A1 true WO2007067083A1 (en) 2007-06-14

Family

ID=38123125

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000624 WO2007067083A1 (en) 2005-12-05 2005-12-05 Plasma power supply

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007067083A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026777A (en) * 2016-05-06 2016-10-12 河北大学 Plasma motor generating device
CN110545025A (en) * 2018-05-28 2019-12-06 河北沃桦农业科技开发有限公司 Circulating ecological motor

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1387734A (en) * 1971-09-17 1975-03-19 Comp Generale Electricite Electric generator
US4691130A (en) * 1984-06-07 1987-09-01 Franz Gillissen Process for the generation plasma and an MHD generator
RU98115652A (en) * 1998-08-13 2000-05-10 Л.И. Кириллов COLD MHD GENERATOR
RU2224349C2 (en) * 2001-03-11 2004-02-20 Макаров Юрий Сергеевич Operating process of electrohydrodynamic generator
RU2262793C2 (en) * 2002-12-19 2005-10-20 Казьмин Богдан Николаевич Electrical energy generation process
RU2277643C1 (en) * 2004-11-18 2006-06-10 Рудольф Клавдиевич Катаргин Plasma power source

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1387734A (en) * 1971-09-17 1975-03-19 Comp Generale Electricite Electric generator
US4691130A (en) * 1984-06-07 1987-09-01 Franz Gillissen Process for the generation plasma and an MHD generator
RU98115652A (en) * 1998-08-13 2000-05-10 Л.И. Кириллов COLD MHD GENERATOR
RU2000109456A (en) * 2000-04-17 2002-10-27 Рудольф Клавдиевич Катаргин GAS SOURCE
RU2224349C2 (en) * 2001-03-11 2004-02-20 Макаров Юрий Сергеевич Operating process of electrohydrodynamic generator
RU2262793C2 (en) * 2002-12-19 2005-10-20 Казьмин Богдан Николаевич Electrical energy generation process
RU2277643C1 (en) * 2004-11-18 2006-06-10 Рудольф Клавдиевич Катаргин Plasma power source

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARTSIOMOVICH L.A. ET AL.: "Dvizhenie zaryazhennykh chastits v elektricheskikh i magnitnykh polyakh", MOSCOW, NAUKA, GLAVNAYA REDAKTSIYA FIZIKO-MATEMATICHESKOI LITERATURY, 1978, pages 206 - 207, 58 *
GRISHIN S.D. ET AL.: "Elektricheskie raketnye dvigateli", MOSCOW MASHINOSTROENIE, 1975, pages 97, 99 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106026777A (en) * 2016-05-06 2016-10-12 河北大学 Plasma motor generating device
CN106026777B (en) * 2016-05-06 2017-11-14 河北大学 A kind of plasma motor generation device
CN110545025A (en) * 2018-05-28 2019-12-06 河北沃桦农业科技开发有限公司 Circulating ecological motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2692746C (en) Carbon free dissociation of water and production of hydrogen related_power
JP6940501B2 (en) Systems, methods and equipment for optimizing gas combustion efficiency for clean energy generation
EP2707880A2 (en) Renewable energy production process with a device featuring resonant nano-dust plasma, a cavity resonator and an acoustic resonator
US20120181168A1 (en) Apparatus for producing gaseous hydrogen and energy generation system utilising such apparatus
CN101563182B (en) Method for producing thermal energy
WO2010128877A1 (en) Device for recovering energy from flue gases
CN104630814B (en) High-efficiency low-consumption automobile water fuel system
WO2007067083A1 (en) Plasma power supply
RU2633075C1 (en) Method for creating electric propulsion thrust
CN109356714A (en) A kind of explosion power device mixed using hydrogen-oxygen
RU2596605C2 (en) Hydrogen generator of electric energy
RU2277643C1 (en) Plasma power source
RU2427755C2 (en) Electric power plant, for example for brown coals (method and device)
RU2675732C2 (en) Hydrocarbon fuel combustion method and device for its implementation
RU116973U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING ENERGY FROM SMOKE GASES
RU2408418C2 (en) Gas reactor
RU2428823C2 (en) Method for conducting self-sustained low-temperature plasma molecular synthesis and apparatus for realising said method
RU2687544C1 (en) Hydrocarbons in the ionized air stream combustion method
RU91498U1 (en) Microwave Excitation Gas Reactor
US20180282157A1 (en) High energy method and apparatus for carbon free dissociation of water for production of hydrogen and hydrogen related power
RU2120089C1 (en) Method of generation of heat, direct current and thermoelectric combined device for realization of this method
RU2485727C2 (en) Plasma source of energy
Matveev et al. Guest Editorial Special Issue on Plasma-Assisted Technologies 2015
RU2538230C1 (en) Vessel running on hydrogen fuel that features small waterline area
RU2481969C2 (en) Hybrid vehicle

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05856572

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1