WO2012146782A1

WO2012146782A1 - Verfahren zur erzeugung von elektrischer energie aus luft-wasser-gemischen

Info

Publication number: WO2012146782A1
Application number: PCT/EP2012/057914
Authority: WO
Inventors: Anatoly Epishin; Wolfgang Sass
Original assignee: Enumax Technology Ag
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2012-04-30
Publication date: 2012-11-01
Also published as: WO2012146781A3; DE102011017726A1; WO2012146781A2

Abstract

Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Medien wie beispielsweise aus Luft- Wasser-Gemischen sowie zur Trennung der molekularen Bestandteile des Mediums. Verfahrens, mit welchem Medien wie beispielsweise Luft und/oder Wasserbestandteile in spezifischen Mischverhältnissen in einer Vorrichtung durch mechanische Beeinflussung, insbesondere durch eine rotierende Scheibe, ein Flügelrad oder eine ähnliche Vorrichtung und optional Leitung des Medienstroms durch spezifische sich verjüngende Kanäle, sowie optional auch magnetische Beeinflussung des Mediums und/oder Beeinflussung des Mediums durch elektrische Impulse in der Art beeinflusst und verändert, dass die im manente Energie dieser Bestandteile nutzbar gemacht werden kann, und zwar insbesondere zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie sowie zur Erzeugung von Plasma.

Description

Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie aus Luft- Wasser-Gemischen

1. Beschreibung Erfindungsgebiet Das Verfahren dient der Erzeugung von elektrischer Energie aus Luft-Wasser- Gemischen und ist somit den Bereichen der alternativen Energiegewinnung und der Energietechnik zuzuordnen.

Hintergrund der Erfindung

Es sind verschiedene Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie bekannt. Diese sind weitestgehend von nicht regenerierbaren fossilen Brennstoffen wie Rohöl abhängig, auf spezifische Standorte respektive Umweltfaktoren wie bei der Photovoltaik und der Windenergie angewiesen oder mit erheblichen Risiken wie Radioaktivität verbunden. Zudem sind zahlreiche der bekannten Verfahren verknüpft mit aufwändigen Herstellungs- und Arbeitsprozessen, die in der Gesamtbetrachtung zu einer suboptimalen Energiebilanz führen, wie beispielsweise unter Berücksichtigung des Energieaufwandes bei der Herstellung von Photovoltaikanlagen oder der derzeit bekannten Elektrolyse- und vergleichbarer Verfahren zur Herstellung von Wasserstoff beispielsweise zur Verwendung in Brennstoffzellen.

Zusammenfassung der Erfindung Die Erfindung wird in den Hauptansprüchen definiert und charakterisiert, während die abhängigen Ansprüche weitere Merkmale der Erfindung beschreiben.

Zweck der Erfindung ist es, durch möglichst einfach verfügbare Ausgangsmedien möglichst standortunabhängig und auch dezentral elektrische direkt Energie zu erzeugen. Technische Aufgabe war es, eine Anlage zu bauen, durch die die immanente Energie der Verbindungen von Medien wie beispielsweise Wasser- und Luftstrukturen nutzbar gemacht werden kann.

Darüber hinaus wurden Vorrichtungen zu der Anlage konstruiert, durch welche die Zufuhr der Medienbestandteile wie beispielsweise eine Luft- und/oder Wasserzufuhr geregelt werden kann sowie solche, die eine technisch sichere Abnahme der elektrischen Energie gewährleisteten.

Mittels des Verfahrens werden Medien wie beispielsweise Luft und/oder Wasserbestandteile in spezifischen Mischverhältnissen in einer Vorrichtung durch mechanische Beeinflussung, insbesondere durch eine rotierende Scheibe, ein Flügelrad oder eine ähnliche Vorrichtung und Leitung des Medienstroms durch spezifische sich verjüngende Kanäle, sowie optional auch magnetische Beeinflussung des Mediums und/oder Beeinflussung des Mediums durch elektrische Hochspannungsimpulse in der Art beeinflusst und verändert, dass die immanente Energie dieser Bestandteile nutzbar gemacht werden kann, und zwar insbesondere zur direkten Erzeugung von elektrischer Energie sowie zur Erzeugung von Plasma aus diesen Medien.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Diese und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie einer

Ausführungsalternative, die nicht einschränkende Beispiele darstellen und in welchen auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:

Figur 1: Aufbau der Anlage und ihre Funktionsweise

1. Elektrische Speichereinheit (Fig.l/i)

2. Elektroimpulsgenerator ( Fig.1/11)

3. Wasserzufuhreinheit (Fig.l/Ill - lila bis Nie)

4. Wasserzufuhreinheit - Wasserzuführungskanal (Fig.l/Illa)

5. Wasserzufuhreinheit - Steuer-/Regeleinheit (Fig.l/Illb)

6. Wasserzufuhreinheit - Wasserkanal (Fig.l/Illc)

7. Luftzufuhreinheit (Fig.l/IV - IVa bis IVd )

8. Luftzufuhreinheit - Luftzuführungskanal (Fig.l/IVa)

9. Luftzufuhreinheit - Luftaufbereitungseinheit (Ftg.l/IVb)

10. Luftzufuhreinheit - Steuer-/ egeleinheit (Fig.l/IVc)

11. Luftzufuhreinheit - Luftkanal (Fig.l/IVd)

12. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit (Fig.l/V)

13. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit - Mischbehälter (Fig. l/Va)

14. Luft-Wasser- Verwirbelungseinheit - Antriebseinheit (Fig.l/Vb)

15. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit - Antriebseinheit - Motor (Fig. l/Vc)

16. Energiewandlereinheit (Fig.l/Vi)

17. Magneteinheit (Fig.l/Vll)

18. Elektrodeneinheit (Fig.l/Vlll)

19. Abnahmeeinheit für elektrische Energie (Fig.l/IX - IXa, IXb)

20. Austritteinheit für Restmedium (Fig. l/X)

/Conne ctoren;

Konnektor AI (Verbindung elektr. Speichereinheit und Elektroimpulsgenerator) Konnektor A2 (Verbindung elektrische Speichereinheit und Antriebseinheit)

Figur 2: Magnetische und elektrische Beeinflussung des Mediums

Strömungskanal (Fig.2/1)

Magneteinheit (Fig.2/11) 3. Elektroimpuisgenerator (Fig.2/Ill)

4. Elektrodeneinheit (Fig.2/IV)

Figur 3: Ausfürungsbeispiel

I. Elektrische Speichereinheit (Fig.3/1)

2. Elektroimpuisgenerator (Fig.3/11)

3. Wasserzufuhreinheit (Fig.3/Ill - lila bis lllc)

4. Wasserzufuhreinheit - Wasserzuführungskanal (Fig.3/Illa)

5. Wasserzufuhreinheit - Steuer-/Regeleinheit (Fig.3/Illb)

6. Wasserzufuhreinheit - Wasserkanal (Fig.3/Illc)

7. Luftzufuhreinheit (Fig.3/IV - IVa bis IVd )

8. Luftzufuhreinheit - Luftzuführungskanal (Fig.3/IVa)

9. Luftzufuhreinheit - Luftaufbereitungseinheit (Fig.3/IVb)

10. Luftzufuhreinheit - Steuer-/Regeleinheit (Fig.3/IVc)

II. Luftzufuhreinheit - Luftkanal (Fig.3/IVd)

12. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit (Fig.3/V)

13. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit - Mischbehälter (Fig.3/Va)

14. Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit - Antriebseinheit (Fig.3/Vb)

15. Energiewandler (Fig.3/Vl)

16. Energiewandler - Düsenelement (Fig.3/Vll)

17. Energiewandler - Magneteinheit (Fig.3/Vlll)

18. Energiewandler - Elektrodeneinheit (Fig.3/IX)

19. Energiewandler - Gasentnahmeeinheit (Fig.3/X)

20. Energiewandler - Abnahmeeinheit für elektrische Energie (Fig.3/Xl)

21. Energiewandler - Turbine (Fig.3/Xl!a)

22. Energiewandler - Generator (Fig.3/Xllb)

23. Energiewandler - Wärmetauscher/Kondensator (Fig.3/Xlll)

24. Austritteinheit für Restmedium (Fig.3/XIV)

Konnektoren:

Konnektor AI (Verbindung elektr. Speichereinheit und Elektroimpuisgenerator) Konnektor A2 (Verbindung elektrische Speichereinheit und Antriebseinheit) Konnektor Bl (Verbindung Abnahmeeinheit für elektrische Energie und

elektrische Speichereinheit)

Konnektor B2 (Verbindung Generatoreinheit und elektrische Speichereinheit) Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Das gesamte System [Fig.l] wird initial durch eine Stromquelle [Fig.1/1], beispielsweise Batterie oder Netzanschluss, gestartet.

Die Antriebseinheit [Fig.l/Vb] der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/V] wird durch einen Motor [Fig.l/Vc] mit hohen Drehzahlen, vorzugsweise mit n > lO'OOO 1/min, angetrieben.

Mittels der Luftzufuhreinheit (Fig.l/IVa bis IVb) wird Luft in das System eingebracht. Über den Luftkanal [Fig.l/IVc] gelangt Luft in die Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/V]; optional wird die Luft zuvor über den Luftzuführungskanal [Fig.l/IVa] durch eine Luftaufbereitungseinheit [Fig.l/IVb] geleitet und vorbehandelt bevor sie der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/V] zugeführt wird. Dabei kann die Luft in der Luftaufbereitungseinheit [Fig.l/IVb] zur Optimierung des Prozesses mit spezifischen elektrischen Impulsen des Elektroimpulsgenerators [Fig.l/Il] vorbehandelt werden; durch die Vorbehandlung wird die Effektivität des Systems verstärkt.

Mittels einer Wasserzufuhreinheit [Fig.l/Illa bis lllc] kann Wasser in das System eingebracht werden. Über einen Wasserzuführungskana! [Fig.l/Illa] gelangt dann das Wasser in die Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/V].

Über die Steuer-/Rege!einheiten [Fig.l/Illb und IVc] werden Luft- und Wasserzufuhr und das spezifische Mischungsverhältnis gesteuert/geregelt und dann über den Luftkanal [Fig.l/IVd] und den Wasserkanal [Fig.l/Illc] in die Luft-Wasser- Verwirbelungseinheit [Fig.l/V] geführt. Je nach Anwendungsart und Ausführung kann das System sowohl mit Luft, wobei deren immanente Feuchtigkeit genutzt wird, als auch mit einem spezifischen Luft-Wasser-Gemisch betrieben werden. Die Wasserzufuhreinheit ist optional.

In der Antriebseinheit [Fig. l/Vb] befindet sich eine Scheibe oder alternativ ein Flügelrad. Aufgrund der hohen Drehzahlen der vom Motor [Fig.l/Vc] angetriebenen Scheibe bzw. des Flügelrades, vorzugsweise mit Umfangsgeschwindigkeiten v nahe der Schallgeschwindigkeit, der Antriebseinheit [Fig. l/Vb] wird im Mischbehälter [Fig. l/Va] ein sich schnell drehender Luftwirbel erzeugt, im Mischbehälter [Fig.l/Va] wird daraufhin die wirbelnde Luft optional zunehmend bei Zuführung von Wasser mit Wasser angereichert (Erhöhung des Feuchtigkeitsgrades). Im oberen Teil der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/V] kommt es zu einem massiven Druckabfall im Luft- Wasser-Wirbel. Die hohe Geschwindigkeit des Mediums in Verbindung mit dem niedrigen absoluten Druck (Unterdruck), vorzugsweise mit p < 500 mbar absolut, erzeugt erste Kavitationseffekte und physikalische Veränderungen des Mediums. Diese Veränderungen auf molekularer/atomarer Ebene werden begleitet von Strömen freier Elektronen.

Dadurch kommt es zu einer chemisch-physikalischen Veränderung des Mediums, die es erlaubt, immanente Bindungsenergien des Mediums nutzbar zu machen sowie die molekularen Bindungen aufzubrechen und dadurch eine Trennung von Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatomen zu ermöglichen.

Die Antriebseinheit [Fig.l/Vb] fördert das Medium in die Energiewandlereinheit [Fig.l/Vl]. Dort wird das strömende Medium zunächst durch Einfluss von der Magneteinheit [Fig. l/Vll; Fig.2/11] erzeugter gerichteter magnetischer Felder, vorzugsweise mit einer magnetischen Flussdichte B > 300 mT, sowie durch den Elektroimpulsgenerator [Fig.l/Il; Fig.2/111] erzeugter elektrischer Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, an den Elektroden [Fig.l/Vlll; Fig.2/1 V] einer weiteren Behandlung unterzogen. Dadurch kommt es zur fortgesetzten Aufspaltung des Mediums und Ausrichtung seiner Bestandteile sowie zur weiteren Ladungstrennung (freie Elektronen/Ionen). Die Magneteinheit sowie die Elektrodeneinheit sind dabei beide jeweils optional und dienen einer Erhöhung der Effektivität des Systems und somit zur Optimierung des Wirkungsgrades. In der Abnahmeeinheit für elektrische Energie [Fig.l/IXa und IXb] werden die im Prozess freigesetzen Elektronen in nutzbaren Strom umgewandelt. Dieser elektrische Nutzstrom wird über einen geeigneten hier nicht näher beschriebenen dem Stand der Technik entsprechenden Wandler/Regler der elektrischen Speichereinheit [Fig.1/1] zugeführt. Je nach Ausführung befindet sich die Abnahmeeinheit für elektrische Energie [Fig.l/IXa, IXb] idealerweise im oberen Bereich der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.l/Va] oder, insbesondere bei optionaler Verwendung einer Magneteinheit [Fig.l/Vll; Fig.2/11] und/oder einer Elektrodeneinheit [Fig.l/Vlll; Fig.2/IV], im Bereich der Energiewandlereinheit [Fig.l/Vl]. Das übrige Medium wird als Volumenstrom (V) über die Austritteinheit für Restmedium [Fig.l/X] aus dem System herausgeleitet.

Die überschüssige gewonnene elektrische Energie steht in der elektrischen Speichereinheit [Fig.1/1] zur Abnahme und externen Nutzung zur Verfügung. Der Gesamtprozess wird mittels einer übergeordneten Steuer-/Regeleinheit kontrolliert. Die erzeugte elektrische Energie, die über die Elektrische Speichereinheit [Fig.1/1] nutzbar gemacht wird, kann wiederum optional zur Versorgung des allfälligen Bedarfs an elektrischer Energie innerhalb des Systems, insbesondere die Motoreinheit [Fig.l/Vc] und den Elektroimpulsgenerator [Fig.1/11] sowie Steuer-/Regeleinheiten, verwendet werden, so dass dann neben dem geeigneten Medienstrom keine weitere externe Energie mehr in das System gespeist werden muss und dieses insoweit dann autark läuft. Ausführungsvariante:

Mittels der im Folgenden beschriebenen vorteilhaften Ausgestaltung, die als Ausführungsvariante in Figur 3 dargestellt ist, kann die Effektivität gesteigert werden. Darüber hinaus kann optional durch Variation der gesteuerten Prozesse und unter Wegfall der Energiewandlereinheit [Fig.l/Vl] bzw. Teilen davon das Medium so vorbereitet und optimiert werden, dass in dem hier beschriebenen System die immanente Energie des Luft-Wasser-Gemischs noch effektiver genutzt werden sowie auch zur Herstellung von Wasserstoff genutzt werden kann.

Dabei können in der Energiewandlereinheit [Fig.3/Vl] dann insbesondere elektromagnetische Impulse in der Abnahmeeinheit für elektrische Energie [Fig.3/Xl] in Nutzstrom gewandelt, kinetische Energie des strömenden Mediums in der Turbinen-/ Generatoreinheit [Fig.3/Xlla und Xllb] ebenfalls in Nutzstrom gewandelt und thermische Restenergien des Mediums mittels einer Wärmetauscher-/ Kondensatoreinheit [Fig.3/Xlllj abgeführt und ebenfalls nutzbar gemacht werden sowie über die Gasentnahmeeinheit [Fig.3/X] Wasserstoff abgeführt werden, wobei diese Nutzungsvarianten jeweils optional sind. Die Nutzungsvarianten sind jeweils sowohl alternativ als auch kumulativ in allen Kombinationen anwendbar, wobei dies dann Auswirkungen auf die Leistungsdaten der einzelnen Varianten haben kann.

Das System wird initial durch eine Stromquelle [Fig.3/1], beispielsweise Batterie oder Netzanschluss, gestartet.

Die Antriebseinheit [Fig.3/Vb] der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.3/V] wird durch einen Motor mit hohen Drehzahlen angetrieben.

Mittels der Luftzufuhreinheit (Fig.3/IVa bis IVb) wird Luft in das System eingebracht. Über den Luftkanal [Fig.3/IVc] gelangt Luft in die Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.3/V]; optional wird die Luft zuvor über den Luftzuführungskanal [Fig.3/IVa] durch eine Luftaufbereitungseinheit [Fig.3/IVb] geleitet und vorbehandelt bevor sie der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.3/V] zugeführt wird. Dabei kann die Luft in der Luftaufbereitungseinheit [Fig.l/IVb] zur Optimierung des Prozesses mit spezifischen elektrischen Impulsen des Elektroimpulsgenerators [Fig.3/11] vorbehandelt werden; durch die Vorbehandlung wird die Effektivität des Systems verstärkt.

Mittels der Wasserzuf Unreinheit [Fig.3/ltla bis lllc] wird Wasser in das System eingebracht. Über den Wasserzuführungskanal [Fig.3/Illa] gelangt Luft in die Luft- Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.3/V].

Über die Steuer-/Regeleinheiten [Fig.3/Illb und IVc] werden Luft- und Wasserzufuhr und das spezifische Mischungsverhältnis gesteuert/geregelt und dann über den Luftkanal [Fig.3/IVd] und den Wasserkanal [Fig.3/Illc] in die Luft-Wasser- Verwirbelungseinheit [Fig.3/V] geführt. Je nach Anwendungsart und Ausführung kann das System sowohl mit Luft, wobei deren immanente Feuchtigkeit genutzt wird, als auch mit einem spezifischen Luft-Wasser-Gemisch betrieben werden. Die Wasserzufuhreinheit ist optional.

In der Antriebseinheit [Fig.3/Vb] befindet sich eine Scheibe oder alternativ ein Flügelrad. Aufgrund der hohen Drehzahlen der vom Motor angetriebenen Scheibe bzw. des Flügelrades der Antriebseinheit [Fig.3/Vb] wird im Mischbehälter [Fig.3/Va] ein sich schnell drehender Luftwirbel erzeugt. Im Mischbehälter [Fig.l/Va] wird daraufhin die wirbelnde Luft optional zunehmend bei Zuführung von Wasser mit Wasser angereichert (Erhöhung des Feuchtigkeitsgrades). Im oberen Teil der Luft-Wasser-Verwirbelungseinheit [Fig.3/V] kommt es zu einem massiven Druckabfall im Luft-Wasser-Wirbel. Die hohe Geschwindigkeit des Mediums in Verbindung mit dem niedrigen absoluten Druck (Unterdruck) erzeugt erste Kavitationseffekte und physikalischen Veränderungen des Mediums (insbesondere Ionisierung/Plasma bildung). Diese Veränderungen auf molekularer/atomarer Ebene werden begleitet von Strömen freier Elektronen. Von der Antriebseinheit [Fig.3/Vb] wird das Medium in die Energiewandlereinheit [Fig.3/Vl] gefördert.

Dort wird das strömende Medium zunächst in dem sich stetig verjüngenden Strömungskanal im Düsenelement [Fig.3/Vll] stark beschleunigt und erreicht hohe Strömungsgeschwindigkeiten, nahe der Schallgeschwindigkeit und auch darüber hinaus, bei stark reduziertem statischem Druck (Unterdruck). Bei dem Prozess beginnen Medienbestandteile zu kavitieren.

Das so behandelte ionisierte Gasgemisch (Plasma) wird durch die Magneteinheit [Fig.3/Vlll; Fig.2/11] geleitet, wobei sich durch das spezifische Magnetfeld [vgl. Fig.2] Ionen und Elektronen bündeln und ausrichten.

In der unmittelbar folgenden Elektrodeneinheit [Fig.3/IX; Fig.2/IV] wird das Gasgemisch intensiven hochfrequent pulsierenden, vom Elektroimpulsgenerator [Fig.3/11; Fig.2/111] erzeugten, Entladungen ausgesetzt. Dabei erfolgen weitere Zerstörungen der ursprünglichen molekularen Bindungen. Die Magneteinheit sowie die Elektrodeneinheit sind jeweils optional und dienen je der Verstärkung des Effekts und einer Optimierung der Zerlegung und Ausrichtung des Medienstroms. Durch Einfluss der von der Magneteinheit [Fig.3/Vlll; Fig.2/11] erzeugten gerichteten magnetischen Felder sowie der elektrischen Entladungen an den Elektroden [Fig.3/IX; Fig.2/lV] kommt es dabei zur fortgesetzten Aufspaltung des Mediums und Ausrichtung seiner Bestandteile sowie zur weiteren Ladungstrennung (freie Elektronen/Ionen) und somit zu verstärkter Plasmabildung.

Optional kann der Medienstrom (weitgehend Plasma) vor oder nach dem Düsenelement durch weitere Magnet- bzw. Elektrodeneinheiten geleitet werden, um den Effekt zu verstärken und das Ergebnis zu optimieren. Nach diesem Prozess befindet sich das Medium weitestgehend in einem hochionisierten Zustand (Plasma) und enthält in Abhängigkeit der Wassermenge / des Wasseranteils des Mediums u.a. positiv geladene Wasserstoffatome/-ionen in grosser Menge. Diese positiv geladenen Wasserstoffatome werden optional über eine kathodisch orientierte Gasentnahmeeinheit [Fig.3/X] gesammelt und nutzbar abgeführt.

Das übrige hochionisierte Medium fällt nach einer sprunghaften Erweiterung des Querschnitts des Strömungskanals in der optionalen Abnahmeeinheit für elektrische Energie [Fig.3/Xl], nunmehr langsamer strömend und unter höherem Druck stehend, unter Bildung massiver pulsierender elektromagnetischer Felder in einen nichtionisierten Zustand zurück.

In der Abnahmeeinheit für elektrische Energie [Fig.3/Xl] befinden sich spulenartige Wicklungen, die geeignet sind, die entstehenden elektromagnetischen Felder optional mittels Induktion in einen nutzbaren elektrischen Spulenstrom umzuwandeln. Dieser elektrische Nutzstrom wird über einen geeigneten, hier nicht näher beschriebenen, Wandler/Regler der elektrischen Speichereinheit [Fig.3/1] zugeführt. Die vorhandene kinetische Energie des Mediums wird in der Turbine [Fig.3/Xlla] der optionalen Generator-Einheit [Fig.3/Xlla, Xllb] in Wellenleistung gewandelt, die zum Antrieb des Generators [Fig.3/Xllb] dient. Die gewonnene elektrische Leistung des Generators [Fig.3/Xllb] wird über einen geeigneten, hier nicht näher beschriebenen, Wandler/Regler ebenfalls der elektrischen Speichereinheit [Fig.3/1] zugeführt. Die thermische Restenergie des Medienstroms kann optional in einem atmosphärisch offenen Wärmetauscher/Kondensator [Fig.3/XIM] auskondensiert werden, wobei die Wärmemenge bspw. einer thermodyna mischen Nutzung zugeführt werden kann.

Das übrige Medium wird als Volumenstrom {V - Fig.3, V) über die Austritteinheit für Restmedium [Fig.3/XIV] aus dem System herausgeleitet. Die überschüssige gewonnene elektrische Energie steht in der elektrischen Speichereinheit [Fig.3/1] zur Abnahme und externen Nutzung zur Verfügung. Der Gesamtprozess wird mittels einer übergeordneten Steuer-/Regeleinheit kontrolliert. Die erzeugte elektrische Energie, die über die Elektrische Speichereinhei [Fig.3/1] nutzbar gemacht wird, kann wiederum optional zur Versorgung des allfäiligen Bedarfs an elektrischer Energie innerhalb des Systems, insbesondere für die Antriebseinheit [Fig.3/Vb], den Elektroimpulsgenerator [Fig.3/11] sowie Steuer-/Regeleinheiten, verwendet werden, so dass dann neben dem Luft-Wassergemisch/Medium keine weitere externe Energie mehr in das System gespeist werden muss und dieses insoweit dann autark läuft.

Die über die Austritteinheit für Restmedium [Fig.3/XIV] aus dem System geleiteten Reste des Mediums, welche im Prozess nicht verbraucht worden und noch nutzbar sind, können gegebenenfalls als Teil des spezifischen Luft- Wassergemischs, welches über die Luft-/Wasserzuführei heiten [Fig.3/Ill, IV] in das System eingeleitet wird, dem Prozess wieder mit zugeführt werden,

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Erzeugung von elektrischer Energie und Plasma aus einem Medium wie beispielsweise einem Luft-Wasser-Gemisch, dadurch gekennzeichnet, dass in einem, vorzugsweise rotationssymmetrischen ström ungsoptimierten, Gefäss ein sich schnell drehender Medienwirbel erzeugt wird, bei dem es innerhalb des Wirbels zu einem starken Druckabfall bei einem Druck (Unterdruck) von p < 500 mbar absolut kommt (Tornadoeffekt).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Medium Luft dient und der Luft kein zusätzliches Wasser hinzugefügt wird, sondern die immanente Feuchtigkeit der Luft genutzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gefäss über eine Zuführung für ein oder mehrere Medien, beispielsweise Luft und/oder Wasser verfügt, wobei die Zuführung der Luft- und/oder Wasserbestandteile getrennt oder bereits ausserhalb des Gefässes vermischt erfolgen kann.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung für Luft

a) Vorkalibriert, unveränderlich justiert, erfolgt oder

b) Durch eine Einheit zuschaltbar (on/off) ausgeführt wird oder

c) Durch eine Proportionalregeleinheit erfolgt;

Wobei die Aktion der Zuführung bei b)und c) jeweils manuell oder durch eine Steuer-/Regeleinheit erfolgen kann und dies jeweils auf Basis messtechnisch erfasster Prozessparameter wie insbesondere Druck, Temperatur, Feuchtegrad, elektrischen Spannungen und Strömen erfolgen kann (aber nicht muss).

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung für Wasser

a) Optional nicht vorhanden ist oder

b) Vorkalibriert, unveränderlich justiert, erfolgt oder

c) Durch eine Einheit zuschaltbar (on/off) ausgeführt wird oder

d) Durch eine Proportionalregeleinheit erfolgt;

Wobei die Aktion der Zuführung bei c) und d) jeweils manuell oder durch eine Steuer-/Regeleinheit erfolgen kann und dies jeweils auf Basis messtechnisch erfasster Prozessparameter wie insbesondere Druck, Temperatur, Feuchtegrad, elektrischen Spannungen und Strömen erfolgen kann (aber nicht muss).

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung der Zuführung des Mediums, beispielsweise eines ganz oder teilweise ionisierten Luft-Wasser-Gemischs, über eine zentrale Steuer-/Regeleinheit koordiniert/agiert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zerstäubung des Wassers / eine Anreicherung der Luft mit Wasser mittels Verdunstung, mittels Überleitung der Luft über eine mit Wasser benetzte Oberfläche, mittels Einspritzung, mittels Düsen- oder anderer mechanischer Zerstäubung und/oder mittels Uitraschallzerstäubung erfolgt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienwirbel mittels tangential in das Gefäss einströmenden Mediums erzeugt wird. Dies kann vorzugsweise durch über Düsen einströmendes Druckgas oder durch Einblasung über Strömungskanäle erfolgen.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Medienwirbel mittels einer oder mehrerer rotierender Scheiben erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe bzw.

Scheiben durch spezifische Oberflächenaufrauhung oder Hinzufügen von Lamellen optimiert wird, um die Beeinflussung des Mediums zu optimieren.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt Scheiben Flügelräder/Schaufelräder verwendet werden, um die Beeinflussung des Mediums zu optimieren, wobei die Flügel/Schaufeln vorzugsweise ungrad- oder primzahlig vorhanden sind, um störende Schwingungen/Oberschwingungen/Schwebungen im System zu minimieren.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit und/oder rotierende Elemente, insbesondere Scheiben/Flügelräder/Schaufelräder, vorzugsweise axial senkrecht angeordnet sind, wobei eine andere Anordnung in absolut und relativ zueinander anderen Positionen und Winkeln möglich und für spezifische Anwendungen zweckmässig ist.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abnahme der elektrischen Nutzenergie mittels einer Abnahmeeinheit, vorzugsweise einer oder mehrerer vom Medium umströmten Sonden, erfolgt; die Sonden verfügen idealerweise über grosse metallische Oberflächen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, die so gestaltet sind, dass sie dem strömenden Medium möglichst geringen Strömungswiderstand entgegen setzen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde/Elektrode sich ausserhalb des Gefässes in einem Strömungskanal befindet, in welchen das Medium vom Gefäss aus befördert wird.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde/Elektrode sich im Gefäss, vorzugsweise im oberen Bereich, befindet.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Medium wie beispielsweise ein Luft-Wasser-Gemisch nach Austritt aus dem Gefäss in einem Strömungskanal mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten (nahe der Schallgeschwindigkeit oder darüber) bei sehr niedrigem statischen Druck (Unterdruck mit p < 500 mbar) strömt um dabei molekulare Bindungen des Mediums aufzubrechen, eine Ionisierung des Mediums (Plasmabildung) zu initiieren und eine „kalten" Trennung der Medienbestandteile wie beispielsweise von Wasserstoff-, Sauerstoff- und Stickstoffatomen zu bewirken.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis lfegekennzeichnet dadurch, dass

i

dem System zur direkten Gewinnung elektrischer Energie ein Medium wie beispielsweise ein Luft-Wasser-Gemisch kontinuierlich oder diskontinuierlich zugeführt wird und das System nach einer Anlaufphase von maximal wenigen Minuten energetisch autark arbeitet (also eine energetische Eigenversorgung des Prozesses) und überschüssige Energie nutzbar abgeführt werden kann.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft vor Einleitung in das Gefäss durch hochfrequent pulsierende Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, vorbehandelt/aktiviert wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor Einleitung in das Gefäss durch hochfrequent pulsierende Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, vorbehandelt/aktiviert wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Wasser-Gemisch vor Einleitung in das Gefäss durch hochfrequent pulsierende Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, vorbehandelt/aktiviert wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass andere Medien als ausschliesslich Luft und Wasser genutzt werden und das jeweils genutzte Medium vor Einleitung in das Gefäss durch hochfrequent pulsierende Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, vorbehandelt/aktiviert wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft vor Einleitung in das Gefäss durch magnetische Felder vorbehandelt/aktiviert wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser vor Einleitung in das Gefäss durch magnetische Felder vorbehandelt/aktiviert wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Luft-Wasser-Gemisch vor Einleitung in das Gefäss durch magnetische Felder vorbehandelt/aktiviert wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das ganz oder teilwiese ionisierte Medium vor Austritt aus dem System in einer Magnet-Einheit gebündelt und gerichtet wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass durch hochfrequent pulsierende Hochspannungsentladungen, vorzugsweise mit U > 20 kV, weitere molekulare Verbindungendes Mediums aufgebrochen werden.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass nach Behandlung des Mediums nach Ansprüchen 25 und/oder 26 eine Abnahme der elektrischen Nutzenergie mittels einer Abnahmeeinheit, vorzugsweise einer oder mehrerer vom Medium umströmten Sonden, erfolgt; die Sonden verfügen idealerweise über grosse metallische Oberflächen mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, die so gestaltet sind, dass sie dem strömenden Medium möglichst geringen Strömungswiderstand entgegen setzen.

28. Vorrichtung zur Erzeugung eines Tornadoeffektes, dadurch gekennzeichnet, dass in einem rotationssymmetrischen ström ungsoptimierten, beispielsweise Ei- oder Birnenförmigen, Gefäss mittels einer oder mehrerer hintereinander gelagerter mit Umdrehungsgeschwindigkeiten von mindestens 10Ό00 1/min rotierender Scheiben, vorzugsweise versehen mit einer spezifischen Oberflächenaufrauhung oder Lamellen, und/oder Flügel- oder Schaufelrädern, vorzugsweise mit einer ungeraden oder primzahligen Anzahl an Flügeln/Schaufeln, ein sich schnell drehender Medienwirbel aus einem Medium, beispielsweise einem Luft-Wasser-Gemisch, erzeugt wird bei einem niedrigen statischen Druck (Unterdruck) innerhalb des Wirbels von weniger als 500 mbar. Das Gefäss ist aus elektrisch leitendem oder nicht leitendem Material gefertigt, wobei bei leitendem Material die Polung kathodisch ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder die mehreren Scheiben/Flügelräder/Schaufelräder von einer, vorzugsweise zum Gefäss gleichachsigen, Antriebseinheit direkt oder über einen vorgeschalteten Getriebevorsatz angetrieben werden. Als Antriebseinheit dient ein (oder mehrere) Hochfrequenz-Asynchron- otor, bürstenloser Gleichstrommotor,

Schrittmotor und/oder eine {oder mehrere) Gas- oder Druckluftturbine.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit und/oder rotierende Elemente, insbesondere Scheiben/Flügelräder/Schaufelräder, axial senkrecht angeordnet sind, wobei eine andere Anordnung in absolut und relativ zueinander anderen Positionen und Winkeln möglich und für spezifische Anwendungen zweckmässig ist.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungskanal optimiert tangential aus dem Gefäss geführt wird, vorzugsweise im oberen Bereich, und zwar gleichsinnig zur Drehrichtung der rotierenden einen oder mehreren Scheiben/Flügelräder/Schaufelräder, so dass die Partikel spiralförmig aus dem Gefäss getragen werden.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 28 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckdüse, einer Dosierpumpe oder im freien drucklosen Zufluss (selbstansaugend über Unterdruckverhältnisse) Wasser in das Gefäss geleitet wird.