WO2011150977A1 - Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von wasserstoff aus wasser oder schwefelwasserstoff - Google Patents

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Wolfgang Sass
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Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for producing hydrogen from water or hydrogen sulfide.
  • hydrogen and oxygen can be generated from water or hydrogen and sulfur from hydrogen sulfide. It is known to decompose water into hydrogen and oxygen by means of an electric current. Such a process is called water electrolysis.
  • the present invention has for its object to provide an apparatus and a method for generating hydrogen from water or hydrogen sulfide based on other physical principles than those of electrolysis.
  • the invention provides to provide a device with a circular disc, which forms at least one spiral-shaped channel extending from a central region of the disc to the peripheral edge of the disc.
  • the disc is rotatable about an axis of rotation and for this purpose coupled to a drive shaft.
  • Means are provided which are adapted and adapted to supply water or hydrogen sulphide to the central region of the disc.
  • means for providing a magnetic field are provided, which penetrates the disc and the at least one channel formed in the disc, at least in some areas.
  • water denotes both water vapor and liquid water, so that water vapor or liquid water or a mixture thereof can be supplied to the central region of the disc as water.
  • the water introduced into the spiral channel (s) is accelerated.
  • High centrifugal and centripetal forces act on the water molecules guided in the spiral channel.
  • Strong expansion forces also act on the water molecules, since the water at the peripheral edge of the disc accelerates significantly more and has a higher speed than at the beginning of the respective channel.
  • the water is heated in the spiral channels or channels and converted into water vapor. This, combined with an additional force of a magnetic field on the dipoles formed by the water molecules leads to a dissociation of the water molecules into oxygen and hydrogen.
  • the circular disc is designed in one embodiment as an annular disc, wherein the central region of the disc is formed by a central hole of the annular disc.
  • the at least one spiral-shaped channel is preferably substantially tangential to the central region and terminates in a corresponding manner also substantially tangentially at the peripheral edge of the disc.
  • the solution according to the invention can already be realized with only one spiral-shaped channel.
  • several, in particular between 2 and 10, in particular 2, 3 or 4 spirally formed channels with a corresponding number of inputs in the central region and a corresponding number of outputs at the peripheral edge are introduced into the disc. This makes it possible to dissociate a larger amount of water by means of the device according to the invention.
  • a spirally formed channel has a length of at least 5 meters in one embodiment of the invention. If the disk has a plurality of spirally formed channels, this applies in an embodiment of the invention for each of these channels.
  • the at least one spiral-shaped channel is formed in one embodiment of the invention at the top or at the bottom of the disc. Although he can basically run inside the disc; however, this is more difficult to realize in terms of production technology.
  • the side of the disc on which the channel or channels are formed is preferably covered by a plate which is fixedly connected to the disc and rotates therewith.
  • the plate is, for example, a Plexiglas plate.
  • the groove used to form a spiral-shaped channel may in principle have any cross-section, for example semicircular or bag-shaped.
  • the groove is formed with a rectangular cross section.
  • the depth of the groove is for example between 1 and 4 mm, for example at 1, 5 mm, and the width of the groove between 1 and 5 mm, for example at 2 mm.
  • the radial distance between two adjacent grooves is for example between 1 mm and 5 mm, for example at 2 mm.
  • the at least one spiral-shaped channel is formed in an embodiment variant as an Archimedean spiral. In principle, however, other spiral shapes can also be realized, for example a logarithmic spiral, a hyperbolic spiral or a Fermatian spiral.
  • the rotational speed of the disc is preferably in the range above 800 revolutions / minute. In one embodiment, the rotational speed is in the range between 10,000 and 15,000 revolutions / minute, whereby values up to 20,000 revolutions / minute can be provided.
  • the rotational speed of the disc is preferably subject to control or regulation.
  • the drive shaft is formed by two rigidly coupled half-shafts, wherein one of the half-shafts is connected to the upper side of the disc and the other of the half-shafts to the underside of the disc. At least one of the half-waves is coupled to the drive unit.
  • the connection of the half-waves each with an upper side or an underside of the disc takes place, for example, in each case by means of a pressure plate, which is connected to the respective half-wave and presses against the disc.
  • the means for introducing water or hydrogen sulfide into the central region of the disc are provided in one embodiment of the invention by the drive shaft.
  • the drive shaft is formed at least on one side of the disc as a hollow shaft.
  • two half-waves are provided, wherein the one half-wave is formed as a hollow shaft and is supplied through this hollow shaft to the central region of the disc water or hydrogen sulfide.
  • the means for generating a magnetic field in one embodiment of the invention comprise a plurality of magnets, wherein a first number of magnets are arranged on the upper side of the disc and a second number of magnets on the underside of the disc. Between the first and the second number of magnets is thereby the disc.
  • the magnetic field lines are substantially perpendicular to the direction of extension of the disc.
  • the first number of magnets and the second number of magnets are each arranged in a ring. It can further be provided that the individual magnets each have a flange-like broadening adjacent to the disk. This ensures that the largest possible area of the disc is detected by the magnetic field generated by the magnets.
  • the means for generating a magnetic field provide a static magnetic field in one embodiment of the invention.
  • the magnets used are, for example, permanent magnets or electromagnets which are operated with a direct current. However, embodiments may also be provided in which the magnets provide an electromagnetic alternating field. Such a device is preferably low-frequency in this case, for example with a frequency in the range between 10 and 1000 Hz.
  • the magnetic field provided in one embodiment of the invention has a magnetic flux density of at least 1 Tesla in the region of the disk. Preferably, a magnetic flux density of up to 1, 5 Tesla can be set. It can be provided that the magnetic flux density is tunable up to a value of 1, 5 Tesla.
  • the disc consists in one embodiment of the invention of a non-magnetic material, such as a bronze alloy. As a result, heat generation of the disk when moving in the magnetic field is avoided or at least largely reduced.
  • the disk, the drive shaft and the means for providing a magnetic field are surrounded by a housing in one embodiment of the invention.
  • the housing has an upper lid, a lower lid and a peripheral wall extending between the upper and lower lids.
  • the peripheral wall is, for example, cylindrical or rectangular.
  • the lids and the peripheral wall in one embodiment are made of a magnetic material, closing the magnetic field lines of the means for providing a magnetic field.
  • the drive shaft is mounted in or on the housing, in particular radially and / or axially mounted on the housing.
  • the invention is not limited to the use of a disc having at least one helical channel. Rather, the device according to the invention can also have more than two, in particular up to 10 discs, wherein the discs are arranged, for example, in the axial direction one above the other. It is both conceivable that each of the discs separately Magnets are assigned to generate a magnetic field as well as that such magnets generate a common magnetic field for all of the discs in which they rotate.
  • the plurality of discs is connected in one embodiment with exactly one drive shaft which is driven by a drive unit.
  • the invention further relates to a process for producing hydrogen from water or hydrogen sulfide.
  • the method comprises the steps:
  • a circular disc which has a central region, to which water or hydrogen sulfide can be fed, and at least one spiral-shaped channel which extends from the central region of the disc to its peripheral edge,
  • the water or hydrogen sulfide enters after exiting the disc in a circumferential gap formed between the disc and a surrounding housing or other surrounding structure.
  • the hydrogen which forms during the dissociation rises within the annular gap and is diverted for use.
  • Fig. 1 is a sectional view of an embodiment of a device for
  • the apparatus comprising a disk having at least one helically formed channel; a plan view of the disc of the device of Fig. 1; Fig. 2B is a sectional view of the disc of the device of Fig. 1;
  • Fig. 2C is a detail view of the detail X of Fig. 2B.
  • FIG. 3 is a plan view of the magnets of the upper part of the device of FIG. 1.
  • the device for generating hydrogen and oxygen from water comprises a circular disc 1 which is rotatably supported within a magnetic field.
  • the drive of the disc 1 via a drive shaft 6.
  • the magnetic field is provided by electromagnets 4, 5.
  • the arrangement is located in a housing 9.
  • the disk 1 is shown in more detail in Figures 2A, 2B and 2C. It comprises at least one spiral-shaped channel 3, which extends from a central region 1 1 of the disc to its peripheral edge 12.
  • the disk 1 is designed as an annular disk, wherein the central region 1 1 is formed by a central hole of the disk 1. Naturally, it has two parallel, spaced surfaces and has an axis of rotation 120.
  • three spiral channels 310, 320, 330 are formed in the annular disc 1. Accordingly, the central region has three inputs 31, 32, 33 for the three spiral channels 310, 320, 330 and three outputs 34, 35, 36 of these channels 310, 320, 330 at the peripheral edge 12 of the disk 1.
  • the spirally formed channels 310, 320, 330 are substantially tangentially from the central region 1 1 and also terminate substantially tangentially at the peripheral edge 12 of the disc. 1 In one embodiment, they have a length of at least 5 m each.
  • Each of the three channels 310, 320, 330 forms an Archimedean spiral, i. H. the radial distance between adjacent arms of the spiral is constant.
  • the channels 3 are formed by grooves in the upper surface of the disk 1.
  • the disc 1 is connected to a plate 2, which consists for example of Plexiglas.
  • the plate 2 is connected via connecting elements 13 fixed to the disc 1 and rotates with this.
  • the plate 2 has a central recess 21 corresponding to the recess 1 1 of the disc 1.
  • the three spiral forming channels are formed in the illustrated embodiment as a rectangular cross-section grooves 3.
  • the depth X1 of the groove 3 is, for example, 1 to 4 mm with a total thickness X2 of the disk 1 of, for example, 2 to 8 mm.
  • the width X3 of the groove 3 is for example in the range between 1 and 5 mm.
  • the radial distance between two adjacent grooves (belonging to different spirals) is for example between 1 mm and 5 mm.
  • the depth X1 of the groove is 1.5 mm
  • the thickness X2 of the disk 1 is 3 mm
  • the width X3 of the groove is 2 mm
  • the radial distance between two grooves is also 2 mm.
  • FIGS. 2A, 2B and 2C is to be understood by way of example only.
  • a different number of spirals may be formed in the disc 1, for example 2 or 4 spirals or a larger number of spirals.
  • the rectangular shape of the grooves is merely exemplary. These can also have a different cross-section, for example, be semicircular.
  • the dimensions shown are merely exemplary.
  • other types of spirals such as hyperbolic spirals or logarithmic spirals may be used.
  • the disc 1 is driven by the already mentioned drive shaft 6.
  • the drive shaft 6 consists of two rigidly connected half-shafts 61, 62, wherein the lower half-shaft 61 is driven by a motor coupled to this drive pulley 63 and coupled to a drive motor 8 further drive pulley 81.
  • the two drive pulleys 63, 81 are connected to each other via a belt, not shown.
  • the illustrated type of drive is again only to be understood as an example.
  • the drive of the drive shaft 6 can also be provided in other ways.
  • the upper half-shaft 62 is designed as a hollow shaft, can be transported in the liquid and / or gas.
  • the upper half-wave 62 is supplied via a feed 7 axially water (or hydrogen sulfide) in the liquid and / or gaseous state.
  • the fluid is transported in an axial bore 71 of the upper half-shaft 62 and fed to the disc 1 in its central region 1 1. From there, the supplied fluid via the inputs 31, 32, 33, the spiral channels 310, 320, 330 of the disc 1 is supplied.
  • the supply 7 is connected to a reservoir, not shown, in which water is located. Instead of water can be used as a liquid and another liquid with dipole character, in particular hydrogen sulfide.
  • the drive shaft 6 is mounted radially and axially on the housing 9.
  • bearing elements 66, 67 and 68 are provided, wherein the bearing element 68 additionally assumes a sealing function with respect to the transported liquid.
  • Magnetic arrangements 4, 5 provide a static magnetic field.
  • An upper magnet arrangement 4 comprises a first number of magnets 41 on the upper side of the disc 1 and a lower magnet arrangement 5 comprises a second number of magnets 51 on the underside of the disc.
  • FIG. 3 shows in plan view the upper magnet arrangement 4 with a plurality of N magnets 41 which are arranged in a circle.
  • the magnets 41 are electromagnets in which a magnetic core is in each case wound around a coil winding 43, shown schematically, which is supplied with current by a DC current source 44.
  • the electromagnets 41 are connected in series and are powered by a DC voltage source 44. It can also be provided that a separate DC voltage source is provided for each of the electromagnets 41.
  • the magnets 41, 51 adjacent to the disk 1 are each widened in a flange-like manner in a region 42, 52.
  • This serves on the one hand to subject the disc 1 and its spiral channels 3, which is located in the magnetic field between the magnets 41, 51, in as large a range as possible to a magnetic field.
  • the magnetic field is made as homogeneous and constant as possible by the flange-like widening.
  • a magnetic field with a magnetic flux density of at least 1 Tesla in the region of the disk 1 is provided.
  • the magnets 41, 42 are arranged stationary, d. they do not rotate. Rather, they are firmly coupled to the housing 9. In principle, however, embodiments are also possible in which the magnets rotate with the disk 1.
  • the drive shaft 6 has an axis of rotation 120 which is equal to the axis of rotation of the disc 1 and about which the disc 1 rotates.
  • the magnetic field N-S provided by the magnets 41, 51 extends in the region of the disk 1 substantially parallel to the axis of rotation 120, i. substantially perpendicular to the direction of extension of the disk 1.
  • the gap between the magnets 41, 42 and the disc 1 or the associated cover plate 2 is preferably selected to be low, for example in the range of a few centimeters to a few millimeters, so that the field in the region of the disc 1 is as homogeneous as possible.
  • the disc 1 consists in the illustrated embodiment of a non-magnetic metal, such as bronze or other, non-magnetic alloy.
  • a non-magnetic metal such as bronze or other, non-magnetic alloy.
  • the housing 9 of the device surrounds the disc 1, the drive shaft 6 and the magnet assemblies 4, 5. It comprises an upper substantially flat lid 91, a lower substantially flat lid 92 and a peripheral wall 93, which is for example cylindrical, but also other shapes may have a rectangular shape.
  • the covers 91, 92 and the peripheral wall 93 are preferably made of a magnetic material.
  • the housing 9 closes the magnetic field lines 1 10 of the magnets 41, 51st This is advantageous for providing a field which is as homogeneous as possible in the area of the pane 1.
  • the radial distance between the peripheral edge 12 of the disc 1 and the peripheral wall 93 of the housing 9 can be selected to be very small can be, for example, a few centimeters or even in the millimeter range.
  • filter and outlet openings may be formed on the one hand for oxygen and the other for hydrogen at the top.
  • a filter prevents the formation of oxyhydrogen gas.
  • the housing may have a drain (not shown) for condensate and water residues in its lower area.
  • a technical vacuum in the housing 9 may be formed a technical vacuum.
  • the housing 9 is arranged on a plate 94 which bears on insulator supports 94.
  • the radius of the disc 1 is for example between 20 cm and 1 m.
  • the rotational speed of the disc 1 is more than 800 revolutions / minute, in particular in the range between 10,000 and 15,000 revolutions / minute.
  • Via the feed line 7 and the upper half-wave 62 designed as a hollow shaft water is supplied centrally to the central region 11 of the disk 1.
  • the introduced into the central region 1 1 water experiences due to the rotational movement of the disc 1 a centrifugal force to the outside and is accordingly pressed at the inputs 31, 32, 33 in the spiral channels 310, 320, 330, which forms the disc 1.
  • the water due to the rotational movement of the disc 1 is further transported to the respective outputs 34, 35, 36 at the peripheral edge 12 of the disc 1.
  • the water undergoes a positive guidance in the channels 310, 320, 330.
  • the outputs 34, 35, 36 of the channels 310, 320, 330 it has a much higher speed than at the inputs 31, 32, 33.
  • strong tensile forces act on the water molecules that lead to heating and transferring the water into water vapor.
  • high centrifugal and centripetal forces act on the water molecules guided in the spiral channels.
  • the covalent bonds are broken at least partially at the edge of the disk 1 and / or when the water comes out of the disk 1.
  • Components of the dissociated water impinge substantially vertically.
  • the hydrogen gas can be used to generate energy. Excess condensate runs over the mentioned outflow of the housing 9.
  • the device can be used in a similar manner for the dissociation of hydrogen sulfide. Since hydrogen sulfide also has molecules with dipole character, the above statements apply accordingly. In the case of hydrogen sulfide, too, the conjugate bonds in the hydrogen sulfide molecule can be broken up.
  • a further embodiment of the invention is identical to the embodiment of Figures 1 to 3. However, it is additionally provided for comparison to the embodiment described above, that the peripheral wall 9 with a positive electrical potential of z. B. 5000 V or 10 000 V is applied. It can be provided that the peripheral wall 93 is electrically (but not magnetically) with respect to the covers 91, 92 isolated. The following effect then occurs.
  • a separate metallic structure arranged in the gap between the disk 1 and the peripheral wall 93 is positively charged and absorbs the electrons released in the dissociation. It can also be provided that such a structure has radially inwardly projecting teeth against which the emerging water or components of the dissociated water impinge.
  • the invention is not limited in its embodiment to the embodiments shown above.
  • a disk instead of a disk, a plurality of disks, each having at least one spiral-shaped channel, are connected axially spaced to a drive shaft.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine kreisförmige Scheibe (1) mit einer Rotationsachse (120), die einen zentralen Bereich (11), dem Wasser oder Schwefelwasserstoff zuführbar ist, und mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal (3) aufweist, der sich von dem zentralen Bereich (11) der Scheibe (1) zu deren Umfangsrand (12) erstreckt. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren mindestens eine mit der Scheibe (1) gekoppelte Antriebswelle (6), eine Antriebseinheit (8) zum Antreiben der Antriebswelle (6), Mittel (4, 5; 41, 51) zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes, das die Scheibe (1) und den mindestens einen in dieser ausgebildeten Kanal (3) zumindest in Teilbereichen durchdringt, und Mittel (7, 71) zum Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich (11) der Scheibe (1).

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser
oder Schwefelwasserstoff
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff. Insbesondere können Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser oder Wasserstoff und Schwefel aus Schwefelwasserstoff erzeugt werden. Es ist bekannt, Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mit Hilfe eines elektrischen Stromes zu zerlegen. Ein solches Verfahren wird als Wasserelektrolyse bezeichnet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff bereitzustellen, die auf anderen physikalischen Prinzipien als denen der Elektrolyse beruhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine Vorrichtung mit einer kreisförmigen Scheibe bereitzustellen, die mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal ausbildet, der sich von einem zentralen Bereich der Scheibe zum Umfangsrand der Scheibe erstreckt. Die Scheibe ist um eine Rotationsachse drehbar und hierzu mit einer Antriebswelle gekoppelt. Es sind Mittel vorgesehen, die dazu ausgebildet und geeignet sind, dem zentralen Bereich der Scheibe Wasser oder Schwefelwasserstoff zuzuführen. Ferner sind Mittel zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes vorgesehen, das die Scheibe und den mindestens einen in der Scheibe ausgebildeten Kanal zumindest in Teilbereichen durchdringt.
Der Begriff „Wasser" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl Wasserdampf als auch flüssiges Wasser. Es kann dem zentralen Bereich der Scheibe als Wasser somit Wasserdampf oder flüssiges Wasser oder eine Mischung daraus zugeführt werden.
Bei einer Rotation der Scheibe wird das in den oder die spiralförmig ausgebildeten Kanäle eingebrachte Wasser beschleunigt. Dabei wirken hohe Zentrifugal- und Zentripertalkräfte auf die im spiralförmigen Kanal geführten Wassermoleküle. Auch wirken starke Dehnungskräfte auf die Wassermoleküle, da das Wasser am Umfangsrand der Scheibe wesentlich stärker beschleunigt und eine höhere Geschwindigkeit aufweist als am Anfang des jeweiligen Kanals. Dabei wird das Wasser in dem oder den spiralförmigen Kanälen erwärmt und in Wasserdampf überführt. Dies, verbunden mit einer zusätzlichen Krafteinwirkung eines magnetischen Feldes auf die durch die Wassermoleküle gebildeten Dipole führt zu einer Dissoziation der Wassermoleküle in Sauerstoff und Wasserstoff.
Dies ist experimentell durch die Entstehung und Ableitung von Wasserstoffgas nachweisbar. Hierzu wird Wasserstoff beispielsweise aus einer Austrittsöffnung eines Gehäuses, das die Gesamtvorrichtung umgibt, abgeleitet. Wie die Dissoziation der Moleküle in Wasserstoff und Sauerstoff physikalisch im Einzelnen erfolgt, ist bisher nicht vollständig aufgeklärt. Der experimentelle Nachweis der Entstehung von Wasserstoffgas zeigt aber, dass eine solche Dissoziation tatsächlich erfolgt. Für den Fall, dass statt Wasser Schwefelwasserstoff der Scheibe zugeführt wird, gelten die obigen Aussagen in entsprechender Weise, wobei Schwefelwasserstoff zu Wasserstoff und Schwefel dissoziiert. Die kreisförmige Scheibe ist in einer Ausführungsvariante als Ringscheibe ausgebildet, wobei der zentrale Bereich der Scheibe durch ein mittiges Loch der Ringscheibe gebildet ist. Der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal geht dabei bevorzugt im Wesentlichen tangential von dem mittigen Bereich ab und endet in entsprechender Weise ebenfalls im Wesentlichen tangential am Umfangsrand der Scheibe.
Die erfindungsgemäße Lösung ist bereits mit nur einem spiralförmig ausgebildeten Kanal realisierbar. Bevorzugt sind in die Scheibe jedoch mehrere, insbesondere zwischen 2 und 10, insbesondere 2, 3 oder 4 spiralförmig ausgebildete Kanäle mit einer entsprechenden Anzahl von Eingängen im zentralen Bereich und einer entsprechenden Anzahl von Ausgängen am Umfangsrand eingebracht. Dies erlaubt es, eine größere Menge von Wasser mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu dissoziieren.
Sofern ein spiralförmig ausgebildeter Kanal vorhanden ist, weist dieser in einer Ausgestaltung der Erfindung eine Länge von mindestens 5 Meter auf. Sofern die Scheibe mehrere spiralförmig ausgebildete Kanäle aufweist, gilt dies in einer Ausgestaltung der Erfindung für jeden dieser Kanäle.
Der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal ist in einer Ausgestaltung der Erfindung an der Oberseite oder an der Unterseite der Scheibe ausgebildet. Zwar kann er grundsätzlich auch im Inneren der Scheibe verlaufen; dies ist jedoch herstellungstechnisch schwieriger zu realisieren. Die Seite der Scheibe, an der der oder die Kanäle ausgebildet sind, ist bevorzugt von einer Platte abgedeckt, die fest mit der Scheibe verbunden ist und mit dieser rotiert. Bei der Platte handelt es sich beispielsweise um eine Plexiglasplatte. Die Anbringung einer Platte ermöglicht es, die Kanäle in einfacher Weise durch Nuten an einer Oberfläche der Scheibe auszubilden, wobei die Platte ein Entweichen des in den Nuten transportierten Fluids verhindert.
Die zur Bildung eines spiralförmig ausgebildeten Kanals verwendete Nut kann grundsätzlich einen beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise halbkreisförmig oder sackförmig ausgebildet sein. In einer Ausgestaltung ist die Nut mit einem rechteckförmigen Querschnitt gebildet. Die Tiefe der Nut liegt beispielsweise zwischen 1 und 4 mm, beispielsweise bei 1 ,5 mm, und die Breite der Nut zwischen 1 und 5 mm, beispielsweise bei 2 mm. Der radiale Abstand zweier benachbarter Nuten liegt beispielsweise zwischen 1 mm und 5 mm, beispielsweise bei 2 mm. Der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal ist in einer Ausführungsvariante als archimedische Spirale ausgebildet. Grundsätzlich können jedoch auch andere Spiralformen realisiert sein, beispielsweise eine logarithmische Spirale, eine hyperbolische Spirale oder eine fermatsche Spirale.
Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe liegt bevorzugt im Bereich oberhalb von 800 Umdrehungen/Minute. In einer Ausgestaltung liegt die Rotationsgeschwindigkeit im Bereich zwischen 10.000 und 15.000 Umdrehungen/Minute, wobei Werte bis 20.000 Umdrehungen/Minute vorgesehen werden können. Die Drehgeschwindigkeit der Scheibe unterliegt dabei bevorzugt einer Steuerung oder Regelung.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Antriebswelle durch zwei starr gekoppelte Halbwellen gebildet, wobei eine der Halbwellen mit der Oberseite der Scheibe und die andere der Halbwellen mit der Unterseite der Scheibe verbunden ist. Mindestens eine der Halbwellen ist dabei mit der Antriebseinheit gekoppelt. Die Verbindung der Halbwellen jeweils mit einer Oberseite oder einer Unterseite der Scheibe erfolgt beispielsweise jeweils mittels einer Andruckplatte, die mit der jeweiligen Halbwelle verbunden ist und gegen die Scheibe drückt. Die Mittel zum Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich der Scheibe werden in einer Ausgestaltung der Erfindung durch die Antriebswelle bereitgestellt. Dabei ist die Antriebswelle zumindest auf einer Seite der Scheibe als Hohlwelle ausgebildet. Beispielsweise sind zwei Halbwellen vorgesehen, wobei die eine Halbwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und durch diese Hohlwelle dem zentralen Bereich der Scheibe Wasser oder Schwefelwasserstoff zugeführt wird.
Die Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes umfassen in einer Ausgestaltung der Erfindung mehrere Magnete, wobei eine erste Anzahl von Magneten auf der Oberseite der Scheibe und eine zweite Anzahl von Magneten auf der Unterseite der Scheibe angeordnet sind. Zwischen der ersten und der zweiten Anzahl der Magnete befindet sich dabei die Scheibe. Die magnetischen Feldlinien verlaufen im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Scheibe. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die erste Anzahl von Magneten und die zweite Anzahl von Magneten jeweils ringförmig angeordnet. Weiter kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Magnete angrenzend an die Scheibe jeweils eine flanschartige Verbreiterung aufweisen. Hierdurch wird erreicht, dass ein möglichst großer Bereich der Scheibe von dem durch die Magnete erzeugten magnetischen Feld erfasst ist. Die Mittel zur Erzeugung eines magnetischen Feldes stellen in einer Ausgestaltung der Erfindung ein statisches magnetisches Feld bereit. Die verwendeten Magnete sind beispielsweise Permanentmagnete oder Elektromagnete, die mit einem Gleichstrom betrieben werden. Es können jedoch auch Ausführungsbeispiele vorgesehen sein, bei denen die Magnete ein elektromagnetisches Wechselfeld bereitstellen. Ein solches ist in diesem Fall bevorzugt niederfrequent ausgebildet, beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich zwischen 10 und 1000 Hz. Das zur Verfügung gestellte magnetische Feld weist in einer Ausgestaltung der Erfindung eine magnetische Flussdichte von mindestens 1 Tesla im Bereich der Scheibe auf. Bevorzugt kann eine magnetische Flussdichte von bis zu 1 ,5 Tesla eingestellt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die magnetische Flussdichte bis zu einem Wert von 1 ,5 Tesla durchstimmbar ist.
Die Scheibe besteht in einer Ausgestaltung der Erfindung aus einem antimagnetischen Material, beispielsweise einer Bronzelegierung. Hierdurch wird eine Wärmeentwicklung der Scheibe bei Bewegung im magnetischen Feld vermieden oder zumindest weitgehend verringert.
Die Scheibe, die Antriebswelle und die Mittel zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes sind in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einem Gehäuse umgeben. Das Gehäuse weist einen oberen Deckel, einen unteren Deckel und eine Umfangswand auf, die sich zwischen dem oberen und dem unteren Deckel erstreckt. Die Umfangswand ist beispielsweise zylinderförmig oder rechteckförmig. Die Deckel und die Umfangswand bestehen in einer Ausgestaltung aus einem magnetischen Material, wobei sie die magnetischen Feldlinien der Mittel zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes schließen. Weiter kann vorgesehen sein, dass die Antriebswelle in oder an dem Gehäuse gelagert, insbesondere radial und/oder axial an dem Gehäuse gelagert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung einer Scheibe, die mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal aufweist, beschränkt. Vielmehr kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mehr als zwei, insbesondere bis zu 10 Scheiben aufweisen, wobei die Scheiben beispielsweise in axialer Richtung übereinander angeordnet sind. Dabei ist sowohl denkbar, dass jeder der Scheiben gesonderte Magnete zur Erzeugung eines magnetischen Feldes zugeordnet sind als auch, dass solche Magnete für alle der Scheiben ein gemeinsames magnetisches Feld erzeugen, in dem diese rotieren. Die Mehrzahl von Scheiben ist in einer Ausgestaltung mit genau einer Antriebswelle verbunden, die durch eine Antriebseinheit angetrieben wird.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff. Das Verfahren weist die Schritte auf:
- Bereitstellen einer kreisförmigen Scheibe, die einen zentralen Bereich, dem Wasser oder Schwefelwasserstoff zuführbar ist, und mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal aufweist, der sich von dem zentralen Bereich der Scheibe zu deren Umfangsrand erstreckt,
- Bereitstellen eines magnetischen Feldes, das die Scheibe und den mindestens einen in diesem ausgebildeten Kanal zumindest in Teilbereichen durchdringt,
- Rotieren der Scheibe und Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich der Scheibe,
- Beschleunigen und Verwirbeln des Wassers oder Schwefelwasserstoffs in dem mindestens einen Kanal der Scheibe aufgrund der Rotation der Scheibe und unter Einwirkung des magnetischen Feldes,
- dabei Dissoziieren des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff oder Dissoziieren des Schwefelwasserstoffs in Wasserstoff und Schwefel.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das Wasser oder der Schwefelwasserstoff nach Austritt aus der Scheibe in einen Umfangsspalt eintritt, der zwischen der Scheibe und einem umgebenden Gehäuse oder einer anderen umgebenden Struktur ausgebildet ist. Der bei der Dissoziation sich bildende Wasserstoff steigt innerhalb des Ringspaltes auf und wird zur Nutzung abgeleitet.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur
Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser, wobei die Vorrichtung eine Scheibe mit mindestens einem spiralförmig ausgebildeten Kanal aufweist; eine Draufsicht auf die Scheibe der Vorrichtung der Fig. 1 ; Fig. 2B eine Schnittansicht der Scheibe der Vorrichtung der Fig. 1 ;
Fig. 2C eine Detailansicht des Details X der Fig. 2B; und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die Magnete des oberen Teils der Vorrichtung der Fig. 1 .
Die Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser umfasst eine kreisförmige Scheibe 1 , die drehbar innerhalb eines Magnetfeldes gelagert ist. Der Antrieb der Scheibe 1 erfolgt über eine Antriebswelle 6. Das magnetische Feld wird durch Elektromagnete 4, 5 bereitgestellt. Die Anordnung befindet sich in einem Gehäuse 9.
Die Scheibe 1 ist in den Figuren 2A, 2B und 2C näher dargestellt. Sie umfasst mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal 3, der sich von einem zentralen Bereich 1 1 der Scheibe zu deren Umfangsrand 12 erstreckt. Die Scheibe 1 ist als Ringscheibe ausgebildet, wobei der zentrale Bereich 1 1 durch ein mittiges Loch der Scheibe 1 gebildet ist. Naturgemäß besitzt sie zwei parallele, beabstandete Oberflächen und weist eine Rotationsachse 120 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Ringscheibe 1 drei spiralförmige Kanäle 310, 320, 330 ausgebildet. Dementsprechend weist der mittige Bereich drei Eingänge 31 , 32, 33 für die drei spiralförmigen Kanäle 310, 320, 330 und drei Ausgänge 34, 35, 36 dieser Kanäle 310, 320, 330 am Umfangsrand 12 der Scheibe 1 auf. Die spiralförmig ausgebildeten Kanäle 310, 320, 330 gehen dabei im Wesentlichen tangential von dem mittigen Bereich 1 1 ab und enden ebenfalls im Wesentlichen tangential am Umfangsrand 12 der Scheibe 1 . Sie weisen in einer Ausgestaltung eine Länge von jeweils mindestens 5 m auf.
Jeder der drei Kanäle 310, 320, 330 bildet eine archimedische Spirale, d. h. der radiale Abstand benachbarter Arme der Spirale ist konstant.
Wie der Figur 2B entnommen werden kann, sind die Kanäle 3 durch Nuten in der oberen Oberfläche der Scheibe 1 ausgebildet. An dieser Seite ist die Scheibe 1 mit einer Platte 2 verbunden, die beispielsweise aus Plexiglas besteht. Wie der Figur 1 entnommen werden kann, ist die Platte 2 über Verbindungselemente 13 fest mit der Scheibe 1 verbunden und rotiert mit dieser. Ebenso wie die Scheibe 1 weist die Platte 2 eine mittige Aussparung 21 entsprechend der Aussparung 1 1 der Scheibe 1 auf. Die die drei Spiralen bildenden Kanäle sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als im Querschnitt rechteckförmige Nuten 3 ausgebildet. Bezug nehmend auf die Figur 2C beträgt die Tiefe X1 der Nut 3 beispielsweise 1 bis 4 mm bei einer Gesamtdicke X2 der Scheibe 1 von beispielsweise 2 bis 8 mm. Die Breite X3 der Nut 3 liegt beispielsweise im Bereich zwischen 1 und 5 mm. Der radiale Abstand zwischen zwei benachbarten Nuten (die zu unterschiedlichen Spiralen gehören) liegt beispielsweise zwischen 1 mm und 5 mm. In einem Ausführungsbeispiel liegt die Tiefe X1 der Nut bei 1 ,5 mm, die Dicke X2 der Scheibe 1 bei 3 mm, die Breite X3 der Nut bei 2 mm und der radiale Abstand zwischen zwei Nuten ebenfalls bei 2 mm.
Es wird darauf hingewiesen, dass das anhand der Figuren 2A, 2B und 2C dargestellte Ausführungsbeispiel lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Beispielsweise können statt drei auch eine andere Anzahl von Spiralen in der Scheibe 1 ausgebildet sein, beispielsweise 2 oder 4 Spiralen oder auch eine größere Anzahl von Spiralen. Weiter ist die rechteckförmige Form der Nuten lediglich beispielhaft. Diese können auch einen anderen Querschnitt aufweisen, beispielsweise halbkreisförmig ausgebildet sein. Weiter sind die dargestellten Maße lediglich beispielhaft zu verstehen. Auch können statt archimedischer Spiralen andere Arten von Spiralen, wie beispielsweise hyperbolische Spiralen oder logarithmische Spiralen eingesetzt werden.
Wie in der Figur 1 dargestellt, wird die Scheibe 1 über die bereits erwähnte Antriebswelle 6 angetrieben. Die Antriebswelle 6 besteht aus zwei starr verbundenen Halbwellen 61 , 62, wobei die untere Halbwelle 61 über eine mit dieser gekoppelte Antriebsscheibe 63 und eine mit einem Antriebsmotor 8 gekoppelte weitere Antriebsscheibe 81 motorisch angetrieben wird. Die beiden Antriebsscheiben 63, 81 sind dabei über einen nicht dargestellten Riemen miteinander verbunden. Die dargestellte Art des Antriebs ist wiederum nur beispielhaft zu verstehen. Der Antrieb der Antriebswelle 6 kann auch in anderer Weise bereitgestellt werden.
Die obere Halbwelle 62 ist als Hohlwelle ausgeführt, in der Flüssigkeit und/oder Gas transportiert werden können. Insbesondere wird der oberen Halbwelle 62 über eine Zuführung 7 axial Wasser (oder Schwefelwasserstoff) in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand zugeführt. Das Fluid wird in einer axialen Bohrung 71 der oberen Halbwelle 62 transportiert und der Scheibe 1 in deren zentralem Bereich 1 1 zugeführt. Von dort wird das zugeführte Fluid über die Eingänge 31 , 32, 33 den spiralförmigen Kanälen 310, 320, 330 der Scheibe 1 zugeführt. Die Zuführung 7 ist mit einem nicht dargestellten Reservoir verbunden, in dem sich Wasser befindet. Statt Wasser kann als Flüssigkeit auch eine andere Flüssigkeit mit Dipol-Charakter verwendet werden, insbesondere Schwefelwasserstoff.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Zuführen eines Fluids entlang der einen Halbachse 62 lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Ebenso ist es möglich, dass ein Fluid über beide Halbachsen 61 zugeführt wird, wobei für diesen Fall beide Halbachsen 61 , 62 mit einer zentralen Bohrung zum Führen eines Fluids ausgebildet sind.
Die Kopplung der unteren Halbwelle 61 mit der Scheibe 1 erfolgt über eine untere Andruckplatte 65, die starr mit der unteren Halbwelle 61 verbunden ist und gegen die Scheibe 1 drückt. Ebenso erfolgt eine Kopplung der oberen Halbwelle 62 mit der Scheibe 1 über eine obere Andruckplatte 64, die fest mit der oberen Halbwelle 62 verbunden ist und gegen die Oberseite der Scheibe 1 drückt. Die genannte Art der Kopplung ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen.
Für eine exakte Ausrichtung und Drehung der Scheibe 1 in der Gesamtvorrichtung ist die Antriebswelle 6 radial und axial an dem Gehäuse 9 gelagert. Hierzu sind Lagerelemente 66, 67 und 68 vorgesehen, wobei das Lagerelement 68 zusätzlich eine dichtende Funktion in Bezug auf die transportierte Flüssigkeit übernimmt.
Durch Magnetanordnungen 4, 5 wird ein statisches magnetisches Feld bereitgestellt. Eine obere Magnetanordnung 4 umfasst eine erste Anzahl von Magneten 41 auf der Oberseite der Scheibe 1 und eine untere Magnetanordnung 5 umfasst eine zweite Anzahl von Magneten 51 auf der Unterseite der Scheibe. Die Figur 3 zeigt in Draufsicht die obere Magnetanordnung 4 mit einer Mehrzahl von N-Magneten 41 , die kreisförmig angeordnet sind. Bei den Magneten 41 handelt es sich um Elektromagnete, bei denen ein Magnetkern jeweils von einer schematisch dargestellten Spulenwicklung 43 umwickelt ist, die von einer Gleichstromquelle 44 mit Strom gespeist wird. In der in der Figur 3 dargestellten Schaltung sind die Elektromagnete 41 dabei in Reihe geschaltet und werden von einer Gleichspannungsquelle 44 versorgt. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass für jeden der Elektromagnete 41 eine gesonderte Gleichspannungsquelle bereitgestellt ist.
Wie der Figur 1 entnommen werden kann, sind die Magnete 41 , 51 angrenzend an die Scheibe 1 jeweils flanschartig in einem Bereich 42, 52 verbreitert. Dies dient zum einen dazu, die Scheibe 1 und deren spiralförmigen Kanäle 3, die sich im Magnetfeld zwischen den Magneten 41 , 51 befindet, in einem möglichst großen Bereich einem magnetischen Feld auszusetzen. Zum anderen wird durch die flanschartige Verbreiterung das magnetische Feld möglichst homogen und konstant bereitgestellt. Es wird ein magnetisches Feld mit einer magnetischen Flußdichte von mindestens 1 Tesla im Bereich der Scheibe 1 bereitgestellt.
Die Magnete 41 , 42 sind ortsfest angeordnet, d. h., sie rotieren nicht. Vielmehr sind sie fest mit dem Gehäuse 9 gekoppelt. Grundsätzlich sind jedoch auch Ausgestaltungen möglich, bei denen die Magnete mit der Scheibe 1 rotieren.
Die Antriebswelle 6 weist eine Rotationsachse 120 auf, die gleich der Rotationsachse der Scheibe 1 ist und um die die Scheibe 1 rotiert. Das durch die Magnete 41 , 51 bereitgestellte magnetische Feld N-S verläuft im Bereich der Scheibe 1 im Wesentlichen parallel zu der Rotationsachse 120, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Scheibe 1 . Der Spalt zwischen den Magneten 41 , 42 und der Scheibe 1 bzw. der mit dieser verbundenen Abdeckplatte 2 ist bevorzugt gering gewählt, beispielsweise im Bereich von wenigen Zentimetern bis zu wenigen Millimetern, damit das Feld im Bereich der Scheibe 1 möglichst homogen ist.
Die Scheibe 1 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem nicht magnetischen Metall, beispielsweise Bronze oder einer anderen, nicht magnetischen Legierung. Hierdurch wird eine unerwünschte Wärmeentwicklung vermieden, die anderenfalls bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 1 im durch die Magnete 41 , 51 bereitgestellten Magnetfeld entstehen würde.
Das Gehäuse 9 der Vorrichtung umgibt die Scheibe 1 , die Antriebswelle 6 sowie die Magnetanordnungen 4, 5. Es umfasst einen oberen im Wesentlichen planen Deckel 91 , einen unteren im Wesentlichen planen Deckel 92 sowie eine Umfangswand 93, die beispielsweise zylinderförmig ausgebildet ist, jedoch auch andere Formen wie eine rechteckige Form aufweisen kann. Die Deckel 91 , 92 und die Umfangswand 93 bestehen bevorzugt aus einem magnetischen Material. Das Gehäuse 9 schließt dabei die magnetischen Feldlinien 1 10 der Magnete 41 , 51 . Dies ist zur Bereitstellung eines möglichst homogenen Feldes im Bereich der Scheibe 1 vorteilhaft.
Es wird darauf hingewiesen, dass der radiale Abstand zwischen dem Umfangsrand 12 der Scheibe 1 und der Umfangswand 93 des Gehäuses 9 sehr gering gewählt sein kann, beispielsweise bei wenigen Zentimetern oder sogar im Millimeterbereich liegen kann.
In das Gehäuse 9 können im oberen Bereich Filter und Austrittsöffnungen (nicht dargestellt) zum einen für Sauerstoff und zum anderen für Wasserstoff ausgebildet sein. Ein Filter verhindert dabei das Entstehen von Knallgas. Des Weiteren kann das Gehäuse in seinem unteren Bereich ein Abfluss (nicht dargestellt) für Kondensat und Wasserreste aufweisen. Auch kann in dem Gehäuse 9 ein technisches Vakuum ausgebildet sein.
Das Gehäuse 9 ist auf einer Platte 94 angeordnet, die auf Isolatorstützen 94 lagert.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Vorrichtung erläutert. Über die Antriebseinheit 8 und die Antriebsscheiben 81 , 63 wird die Antriebswelle 6 und mit dieser die Scheibe 1 in Rotation versetzt. Der Radius der Scheibe 1 liegt beispielsweise zwischen 20 cm und 1 m. Die Rotationsgeschwindigkeit der Scheibe 1 liegt bei über 800 Umdrehungen/Minute, insbesondere im Bereich zwischen 10.000 und 15.000 Umdrehungen/Minute. Über die Zuleitung 7 sowie die als Hohlwelle ausgeführte obere Halbwelle 62 wird dem zentralen Bereich 1 1 der Scheibe 1 mittig Wasser zugeführt. Das in den zentralen Bereich 1 1 eingeführte Wasser erfährt aufgrund der Drehbewegung der Scheibe 1 eine Zentrifugalkraft nach außen und wird dementsprechend an den Eingängen 31 , 32, 33 in die spiralförmigen Kanäle 310, 320, 330 gepresst, die die Scheibe 1 ausbildet. In diesen wird das Wasser aufgrund der Drehbewegung der Scheibe 1 weiter zu den jeweiligen Ausgängen 34, 35, 36 am Umfangsrand 12 der Scheibe 1 transportiert.
Das Wasser erfährt eine Zwangsführung in den Kanälen 310, 320, 330. An den Ausgängen 34, 35, 36 der Kanäle 310, 320, 330 weist es eine wesentlich höhere Geschwindigkeit auf als an den Eingängen 31 , 32, 33. Hierdurch wirken starke Dehnungskräfte auf die Wassermoleküle, die zu einem Erwärmen und Überführen des Wassers in Wasserdampf führen. Gleichzeitig wirken hohe Zentrifugal- und Zentripetalkräfte auf die in den spiralförmigen Kanälen geführten Wassermoleküle. Des Weiteren erfährt das Wasser aufgrund seiner Dipol-Eigenschaft und seiner Bewegung mit dem durch die Magnete 41 , 51 erzeugte Magnetfeld eine Verwirbelung. Das starke beschleunigte, erhitzte und verwirbelte Wasser tritt am Umfangsrand 12 der Scheibe 1 an den Ausgängen 34, 35, 36 aus den jeweiligen Spiralen 310, 320, 330 aus. Die bei diesen Vorgängen auftretenden starken physikalischen Kräfte führen zu einem Aufbrechen der kovalenten Bindungen im Wassermolekül. Die kovalenten Bindungen werden zumindest teilweise am Rand der Scheibe 1 und/oder bei Austreten des Wassers aus der Scheibe 1 aufgebrochen.
Nach Austreten des Wassers aus der Scheibe 1 kollidieren die Wassermoleküle bzw. deren dissoziierten Komponenten aufgrund ihrer hohen Rotationsgeschwindigkeit mit hoher Energie mit der Umfangswand 93 des Gehäuses. Hierbei kann in einer
Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Umfangswand 93 angrenzend an die Scheibe
1 radial nach innen ragende Zähne aufweist, gegen die das austretende Wasser bzw.
Komponenten des dissoziierten Wassers im Wesentlichen senkrecht auftreffen. Eine
Kollision der Wassermoleküle mit der Umfangswand 93 kann zu einem zusätzlichen Aufbrechen der kovalenten Bindungen im Wassermolekül und einer Dissoziation des
Wassers beitragen.
Es entstehen auf diese Weise Sauerstoffgas und Wasserstoffgas, das nach Durchlauf der erwähnten Filter durch Austrittsöffnungen aus dem Gehäuse 9 austritt und einer weiteren Verwendung zugeführt wird. Insbesondere kann das Wasserstoffgas zur Erzeugung von Energie benutzt werden. Überschüssiges Kondensat läuft über den erwähnten Abfluss des Gehäuses 9 ab.
Die Vorrichtung kann in entsprechender Weise zur Dissoziation von Schwefelwasserstoff eingesetzt werden. Da auch Schwefelwasserstoff Moleküle mit Dipol-Charakter aufweist, gelten die obigen Ausführungen in entsprechender Weise. Auch bei Schwefelwasserstoff können die konvalenten Bindungen im Schwefelwasserstoffmolekül aufgebrochen werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist baugleich mit dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3. Es ist zum Vergleich zum oben beschriebenen Ausführungsbeispiel jedoch zusätzlich vorgesehen, dass die Umfangswand 9 mit einem positiven elektrischen Potential von z. B. 5000 V oder 10 000 V beaufschlagt ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Umfangswand 93 elektrisch (nicht jedoch magnetisch) gegenüber den Deckeln 91 , 92 isoliert ist. Es tritt dann folgender Effekt auf. Wie ausgeführt, wirken auf das Wasser starke physikalische Kräfte, die zu einer Dissoziation von Wassermolekülen führen. Am Rand der Scheibe 1 bzw. beim Austritt des Wassers aus der Scheibe 1 , und eventuell auch beim Auftreffen des Wassers auf die Umfangswand 93 werden die konvalenten Bindungen des Wassers zumindest teilweise aufgebrochen. Dabei werden Elektronen der entstehenden Wasserstoffatome frei. Diese entladen sich zur positiv geladenen Umfangswand 9 hin. Die durch die Umfangswand 9 aufgenommenen Elektronen können beispielsweise in einer Batterie gespeichert und in einem Stromkreislauf elektrisch genutzt werden. Auf diese Weise erzeugt die Vorrichtung auch Energie in Form eines elektrischen Stroms.
Weiter kann bei diesem Ausführungsbeispiel vorgesehen sein, dass statt der Umfangswand 93 eine gesonderte, im Spalt zwischen der Scheibe 1 und der Umfangswand 93 angeordnete metallische Struktur positiv geladen ist und die bei der Dissoziation frei werdenden Elektronen aufnimmt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass eine solche Struktur radial nach innen ragende Zähne aufweist, gegen die das austretende Wasser bzw. Komponenten des dissoziierten Wassers auftreffen.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausgestaltung nicht auf die vorstehend dargestellten Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass statt einer Scheibe mehrere Scheiben mit jeweils mindestens einem spiralförmig ausgebildeten Kanal axial beabstandet mit einer Antriebswelle verbunden sind.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff, aufweisend:
- mindestens eine kreisförmige Scheibe (1 ) mit einer Rotationsachse (120), die aufweist:
o einen zentralen Bereich (1 1 ), dem Wasser oder Schwefelwasserstoff zuführbar ist, und
o mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal (3), der sich von dem zentralen Bereich (1 1 ) der Scheibe (1 ) zu deren Umfangsrand (12) erstreckt,
- mindestens eine mit der Scheibe (1 ) gekoppelte Antriebswelle (6),
- eine Antriebseinheit (8) zum Antreiben der Antriebswelle (6),
- Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes, das die Scheibe (1 ) und den mindestens einen in dieser ausgebildeten Kanal (3) zumindest in Teilbereichen durchdringt, und
- Mittel (7, 71 ) zum Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich (1 1 ) der Scheibe (1 ).
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1 ) als Ringscheibe ausgebildet ist, wobei der zentrale Bereich (1 1 ) der Scheibe (1 ) durch ein mittiges Loch der Ringscheibe gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine spiralförmig ausgebildeten Kanal (3) im Wesentlichen tangential von dem mittigen Bereich (1 1 ) abgeht.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine spiralförmig ausgebildeten Kanal (3) im Wesentlichen tangential am Umfangsrand (12) der Scheibe (1 ) endet.
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1 ) zwei, drei oder vier spiralförmig ausgebildeten Kanäle (3) mit einer entsprechenden Anzahl von Eingängen (31 , 32, 33) im zentralen Bereich (1 1 ) und einer entsprechenden Anzahl von Ausgängen (34, 35, 36) am Umfangsrand (12) aufweist.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine spiralförmig ausgebildeten Kanal (3) an der Oberseite oder an der Unterseite der Scheibe (1 ) ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Seite der Scheibe (1 ), in der der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal (3) ausgebildet ist, mit einer fest mit der Scheibe (1 ) verbundenen und mit dieser rotierenden Platte (2) abgedeckt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (2) als Plexiglasplatte ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal (3) durch eine Nut gebildet ist. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (X1 ) der Nut (3) bei 1 mm bis 4 mm, insbesondere bei 1 ,5 mm, und die Breite (X3) der Nut (3) bei 1 bis 5 mm, insbesondere bei 2 mm liegt.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass der radiale Abstand der einzelnen Nuten (3) zwischen 1 mm und 5 mm, insbesondere zwischen
1 mm und 2 mm beträgt.
12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine spiralförmig ausgebildete Kanal (3) als archimedische Spirale ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der Scheibe (1 ) oberhalb von 800 Umdrehungen/Minute, insbesondere im Bereich zwischen 10.000 und 15.000 Umdrehungen/Minute liegt.
14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zwei Halbwellen (61 , 62), die die Antriebswelle (6) bilden, wobei die eine Halbwelle (62) mit der Oberseite der Scheibe (1 ) und die andere Halbwelle (61 ) mit der Unterseite der Scheibe (1 ) verbunden ist, und wobei mindestens eine der Halbwellen (61 ) mit der Antriebseinheit (8) gekoppelt ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (7, 71 ) zum Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich der Scheibe (1 ) durch die Antriebswelle (6) bereitgestellt werden, wobei die Antriebswelle (6) zumindest auf einer Seite der Scheibe (1 ) als Hohlwelle
(62, 71 ) ausgebildet ist.
16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes mehrere Magnete (41 , 51 ) umfassen, wobei eine erste Anzahl (4) von Magneten (41 ) auf der
Oberseite der Scheibe (1 ) und eine zweite Anzahl (5) von Magneten (51 ) auf der Unterseite der Scheibe (1 ) angeordnet sind und die Scheibe (1 ) sich zwischen der ersten und der zweiten Anzahl (4, 5) der Magnete befindet, wobei die magnetischen Feldlinien im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Scheibe (1 ) verlaufen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl (4) von Magneten (41 ) und die zweite Anzahl (5) von Magneten (51 ) jeweils ringförmig angeordnet sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Magnete (41 , 51 ) angrenzend an die Scheibe (1 ) jeweils eine flanschartige Verbreiterung (42, 52) aufweisen. 19. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ein statisches magnetisches Feld bereitstellen.
20. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Erzeugung eines magnetischen Feldes ein magnetisches Feld mit einer magnetischen Flußdichte von mindestens 1 Tesla bereitstellen. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1 ) (1 ) aus einem antimagnetischen Material, insbesondere einem antimagnetischen Stahl besteht.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (9), das zumindest die kreisförmige Scheibe (1 ), die Antriebswelle (6) und die Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes umgibt, wobei das Gehäuse (9) einen oberen Deckel (91 ), einen unteren Deckel (92) und eine Umfangswand (93), die sich zwischen dem oberen und dem unteren Deckel (91 , 92) erstreckt, aufweist, und wobei die Deckel (91 , 92) und die Umfangswand (93) aus einem magnetischen Material bestehen und die magnetischen Feldlinien der Mittel (4, 5; 41 , 51 ) zur Bereitstellung eines magnetischen Feldes schließen. 23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) in dem Gehäuse (9) gelagert ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mehr als zwei, insbesondere bis zu zehn Scheiben (1 ) aufweist, wobei die Scheiben (1 ) in axialer Richtung übereinander angeordnet sind.
Verfahren zur Erzeugung von Wasserstoff aus Wasser oder Schwefelwasserstoff, aufweisend:
- Bereitstellen einer kreisförmigen Scheibe (1 ) mit einer Rotationsachse (120), die o einen zentralen Bereich (1 1 ), dem Wasser oder Schwefelwasserstoff zuführbar ist, und
o mindestens einen spiralförmig ausgebildeten Kanal (3), der sich von dem zentralen Bereich (1 1 ) der Scheibe (1 ) zu deren Umfangsrand (12) erstreckt, aufweist,
- Bereitstellen eines magnetischen Feldes (1 10), das die Scheibe (1 ) und den mindestens einen in diesem ausgebildeten Kanal (3) zumindest in Teilbereichen durchdringt,
- Rotieren der Scheibe (1 ) und Einbringen von Wasser oder Schwefelwasserstoff in den zentralen Bereich (1 1 ) der Scheibe (1 ),
- Beschleunigen und Verwirbeln des Wassers oder Schwefelwasserstoffs in dem mindestens einen Kanal (3) der Scheibe (1 ) aufgrund der Rotation der Scheibe (1 ) und unter Einwirkung des magnetischen Feldes (1 10), - dabei Dissoziieren des Wassers in Wasserstoff und Sauerstoff oder Dissoziieren des Schwefelwasserstoffs in Wasserstoff und Schwefel.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser oder der Schwefelwasserstoff nach Austritt aus der Scheibe (1 ) in einen Umfangsspalt eintritt, der zwischen der Scheibe (1 ) und einem umgebenden Gehäuse (9) oder einer anderen umgebenden Struktur ausgebildet ist, wobei der sich bildende Wasserstoff innerhalb der Ringspaltes aufsteigt und zur Nutzung abgeleitet wird.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe (1 ) mit einer Drehgeschwindigkeit oberhalb von 800 Umdrehungen/Minute, insbesondere mit einer Drehgeschwindigkeit zwischen 10.000 und 15.000 Umdrehungen/Minute rotiert.
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