Изобретение: Водородный генератор электрической энергии

[Basargin]

Идея относится к сквозным технологиям НТИ, в частности, к новым портативным источникам энергии.

Изобретение относится к альтернативной энергетике. Технический результат - повышение производительности выработки водорода, повышение КПД и уменьшение габаритов. Водородный генератор электрической энергии содержит последовательно соединенные преобразователь воды в водород, камеру сжигания водорода и преобразователь тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию. Согласно изобретению камера сжигания водорода выполнена в виде плазменной горелки, снабженной воздухозаборными прорезями. Преобразователь тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию выполнен в виде магнитного преобразователя, содержащего диэлектрическую трубу прямоугольного сечения, внутри которой с двух противоположных сторон установлены разноименные по заряду пластины электрического конденсатора. На внешней стороне трубы с двух других противоположных сторон установлены магниты, которые ориентированы друг к другу разноименными полюсами. Плазменная горелка соединена соосно и встык с диэлектрической трубой магнитного преобразователя, электрический конденсатор которого по потенциальным выходам соединен с электрическими выходами водородного генератора.



Наиболее близким из известных по назначению и технической сущности к заявляемому изобретению относится водородный генератор электрической энергии /Электрический генератор. RU 2003107555 А, 2004.09.27./, включающий последовательно соединенные преобразователь воды в водород, камеру сжигания водорода и преобразователь тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию.

При этом преобразователь воды в водород выполнен в виде электролитического катализатора, камера сжигания водорода - в виде парогенераторной горелки, а тепловой преобразователь энергии плазмы в электрическую энергию - в виде термоэлектронного генератора, соединенного через турбогенератор с парогенераторной горелкой.

Недостатками известного водородного генератора электрической энергии являются увеличенные массогабаритные характеристики и низкий КПД, препятствующие его использованию на автономных объектах и объектах сельскохозяйственного назначения, удаленных от энергетических центров и центральных линий электропередач.

Задачей изобретения является устранение недостатков известного источника электрической энергии.

Техническим результатом изобретения является уменьшение массогабаритных характеристик водородного генератора электрической энергии и повышение его КПД.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что водородный генератор электрической энергии содержит последовательно соединенные преобразователь воды в водород, камеру сжигания водорода и преобразователь тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию. Согласно изобретению камера сжигания водорода выполнена в виде плазменной горелки, снабженной воздухозаборными прорезями, а преобразователь тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию выполнен в виде магнитного преобразователя, содержащего диэлектрическую трубу прямоугольного сечения, внутри которой с двух противоположных сторон установлены разноименные по заряду пластины электрического конденсатора, а на внешней стороне трубы с двух других противоположных сторон - магниты, которые ориентированы друг к другу разноименными полюсами, причем плазменная горелка соединена соосно и встык с диэлектрической трубой магнитного преобразователя, электрический конденсатор которого по потенциальным выходам соединен с электрическими выходами водородного генератора.

Преобразователь воды в водород выполнен в виде электролитического, или химического, или твердотельного, или электромагнитного, или электродугового катализатора.

Преобразователь воды в водород в виде химического катализатора выполнен в виде сменного одноразового генератора водорода, содержащего баллон с водой, внутри которого установлена капсула с термохимическим катализатором, соединенная через электромагнитный клапан и дозатор с полостью баллона.

Преобразователь воды в водород в виде твердотельного катализатора выполнен в виде твердотельного фильтра с микроканалами из материалов, связывающих кислород воды и пропускающих водород, причем в качестве связывающих материалов использованы редкоземельные материалы, например губчатый неодим, или углеродные материалы с замещениями в их «нанотрубках» атомов углерода на атомы азота.

Преобразователь воды в водород в виде электродугового катализатора установлен в газовой горелке и содержит катод, выполненный в виде стержня, подвижно расположенного в полости горелки на ее оси с возможностью электрического замыкания с анодом - соплом горелки, выполненным в виде конфузора с диафрагмой, при этом полость горелки соединена через испаритель с емкостью с водой.

Выполнение преобразователя воды в водород в виде электролитического, химического, твердотельного, электромагнитного и/или электродугового катализатора позволяет использовать многовариантность исполнения, обеспечивающую доступность для конкретного производителя элементной базы в интересах ускоренной реализации генератора водорода с требуемой производительностью водорода в единицу времени.

Выполнение камеры сжигания водорода в виде плазменной горелки, снабженной воздухозаборными прорезями и соединенной встык и соосно с преобразователем тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию, позволяет использовать атмосферный кислород воздуха в качестве окислителя водорода в реакции его горения и одновременно получить добавочную электрическую составляющую в выходной энергии горелки. Это связано с тем, что в факеле горения плазменной горелки и внутри ограниченного пространства последующего преобразователя температура достигает от 6000 до 10000°С. Для сравнения температура на поверхности Солнца 6000°С. Указанная температура в свою очередь позволяет разложить на электроны и ионы подаваемый через воздухозаборники горелки атмосферный воздух в последующем магнитном преобразователе. Учитывая, что плотность neнейтральных частиц атмосферного воздуха в приземных слоях атмосферы составляет ne≈ 2.54·1019см-3/22/ и существенно (на несколько порядков) превышает плотность частиц исходного водорода в горелке, то определяющим вкладом в электрическую составляющую выходной энергии последующего преобразователя тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию будет не водородная, а атмосферная плазма с указанной выше плотностью.

Выполнение преобразователя тепловой энергии продуктов горения водорода в электрическую энергию в виде магнитного преобразователя позволяет использовать эффект Лоренца для разделения электрических зарядов текущей атмосферной плазмы в зоне горения водорода и обеспечить непосредственное преобразование энергии разделенных зарядов в электрическую энергию. Этим исключаются дополнительные ступени преобразования энергии плазмы, свойственные прототипу /21/.

Следствием указанных технических преимуществ изобретения является повышение КПД водородного генератора электрической энергии. Одновременно уменьшаются и массогабаритные характеристики заявленного генератора.

Указанные технические преимущества изобретения позволяют создать малогабаритные и мобильные водородные генераторы электрической энергии и решить указанные выше проблемы энергообеспечения объектов сельскохозяйственного и промышленного назначения.

Изобретение RU 2596605 разработано на уровне технического предложения и является следствием изобретений WO 2010123391, 20.04.2009; в основе открытия 2008 года, представленного в 2009 году на всероссийском молодежном форуме Селигер 2009 в "Зворыкинском проекте":

(Звонов А.А., Басаргин О.С. Явление самовозгорания воздушной среды под действием электрического разряда и СВЧ-излучения в ограниченном объеме. Свидетельство о депонировании №08-08. Тверь, ВАО, 2008)

Авторы: К.Т.Н., С.Н.С., академик МААНОИ Звонов Александр Александрович; Член-корреспондент МААНОИ Басаргин Олег Сергеевич.

Формула открытия:

Установлено неизвестное ранее явление возгорания воздуха при нормальном атмосферном давлении с выделением кинетической энергии, превышающей энергию на поджиг воздуха, заключающееся в том, что при одновременном воздействии электрического разряда и СВЧ излучения на воздух, заключенный в изолированном от внешней среды объеме, происходит высвобождение собственной энергии молекул и атомов воздуха, обусловленное образованием слабо ионизированной электронной плазмы, резонансной накачкой энергии образованных электронов СВЧ – полем до момента запуска процесса лавинной автоионизации воздуха в условиях закрытия доступа нейтральных атомов и молекул воздуха из внешней среды в зону ионизации.



Мы как авторы открытия и изобретения можем создать аналог устройства. Сделать его эффективнее и дешевле в изготовлении, а также, упростить технологический процесс.
Приглашаем заинтересованных лиц к организации опытного производства.