Електрохімічний перетворювач теплоти в електроенергію

Изобретение относится к химическим источникам тока. Изобретение не имеет аналогов. Электрохимический преобразователь теплоты в электроэнергию (сокращенно ЭХП) предназначен для преобразования тепловой энергии окружающей среды в электроэнергию. Конструктивно ЭХП представляет собой ванну с электролитом, в который погружены два электрода. Электроды выполнены из разных материалов. Материалы электродов в химическую реакцию с электролитом не вступают и не разрушаются в процессе работы. Такими материалами являются титан и графит. Напряжение на электродах образуется за счет обратимых реакций в электролите (диссоциация и ассоциация). Ток через ЭХП существенно возрастает при повышении температуры. ЭХП отличается от всех известных источников тока (химических) тем, что для своей работы не требует ни топлива ни заряда. Он работает за счет дармовых сил природы, как ветродвигатель или гидростанция. Лабораторные образцы ЭХП прошли испытания в различных научных организациях. Протоколы испытаний прилагаются. На чертеже показано устройство ЭХП. Электрохимический преобразователь теплоты в электроэнергию (ЭХП) есть возобновляемым источником электрического тока. Он вырабатывает электроэнергию за счет природных сил подобно тому, как это делает гидроэлектростанция или солнечная батарея. Элементы конструкции и вещества, которые в нем используются во время действия ЭХП не разрушаются и не расходуются. Энергию ЭХП вырабатывает за счет обратимых химических реакций, которые протекают в электролите под действием температуры окружающей среды. ЭХП состоит из ванны, наполненной водным раствором NaOH, в которую погружены два инертные электрода, один из которых обладает свойствами полупроводника n-типа, а другой - p-типа. Электрическая цепь между электродами замкнута через сопротивление нагрузки RH и измерительный прибор μΑ. Эпектрод p-типа выполнен из титана, а электрод n-типа - из графита. В воде всегда имеется некоторое количество растворенного кислорода О 2. При погружении титанового электрода в электролит, электрод сразу же окисляется, что защищает его от коррозии, так как оксидная пленка на поверхности титана обладает очень высокой прочностью и химической стойкостью. Известно, что при соединениях с металлами кислород всегда отнимает у них электроны. Поэтому, оксидная пленка на поверхности титана приобретает отрицательный заряд. Прилегающие к пленке атомы титана приобретают положительный заряд. Таким образом, между оксидной пленкой и поверхностными атомами титана образуется электрическое поле. Направление этого поля такое, что оно втягивает свободные электроны из электролита в титан. Полупроводник p-типа тоже втягивает в себя свободные электроны. Поэтому, окисленный титановый электрод эквивалентен полупроводнику p-типа. Существует ряд инертных металлов, которые не окисляются и не имеют на своей поверхности оксидной пленки. Это серебро, золото, платина, ртуть. Аналогично ведет себя и графит. Эти материалы не имеют у своей поверхности втягивающего электроны электрического поля. Поэтому их свободные электроны ничем не удерживаются внутри металла, и при контакте с электролитом выходят в электролит, где захватываются положительными ионами Na+ или Н+. Таким образом, графитовый электрод эквивалентен полупроводнику n-типа. Известно, что в водных растворах щелочи частично диссоциированы. При малых концентрациях имеет место полная диссоциация, щелочей. По мере возрастания концентрации степень диссоциации уменьшается. Существует такая концентрация, при которой диссоциирована только половина NaOH. В этом случае оба состояния есть одинаково неустойчивыми и легко переходят одно в другое. Таким образом в электролите непрерывно происходят процессы диссоциации и ассоциации щелочей. Во время диссоциации молекула NaOH потребляет из окружающей среды энергию диссоциации, величиной близко 5 эВ. Во время ассоциации эта энергия выделяется из молекулы. Благодаря этой энергии электроны выходят в зону проводимости. Если это происходит вблизи титанового электрода, то свободный электрон втягивается в титан тем электрическим полем, которое образовалось вокруг титана. Благодаря этому титановый электрод, опущенный в электролит, всегда заряжается отрицательно. Если электроды соединить между собой резистором нагрузки RH, то по цепи потечет ток. Величина этого тока зависит от частоты актов диссоциации и ассоциации, которая в свою очередь зависит от температуры. Действующее между электродами напряжение приводит к незначительному электролизу воды. Поэтому, у электродов наблюдается незначительное выделение газов О2 и Н2, что и показано на чертеже. ЭХП может работать при комнатной температуре, но при нагревании его параметры значительно улучшаются.