Спосіб акумуляції енергії

Спосіб акумуляції енергії, заснований на перетворенні електричної енергії в теплову, яку витрачають на диспергування металу в режимі суб 3 тричної енергії в теплову, яку витрачають на диспергування металу в режимі сублімації, нагрівання диспергованих наночасток металу і подальше охолоджування нагрітих наночасток металу в рідині, і, відповідно до цієї пропозиції, здійснюють ерозійно-вибухове диспергування металу іскровими розрядами і утворюють, шляхом електризації наночасток в іскрових розрядах, такі агломерати наночасток з різнорідних металів, що створюють електрохімічні пари, переважно, з найбільшою різницею величин електродних потенціалів. У пропонованому способі здійснюють ерозійно-вибухове диспергування металу іскровими розрядами [див. Рішення про видачу патента на корисну модель. Спосіб ерозійновибухового диспергування металів. Заявка №2007 01353. МПК B22F 9/14. Дата подання заявки 09.02.2007.]. Це дозволяє отримати частинки металу високої дисперсності, що сприяє їх аморфізації. У пропонованому способі здійснюється електризація наночасток в іскрових розрядах, що є додатковим чинником акумуляції енергії і сприяє утворенню агломератів частинок, які складаються з електрохімічних пар металів. У пропонованому способі утворюються такі агломерати наночасток з різнорідних металів, що створюють електрохімічні пари, які збільшують енергозміст металевого порошку. У пропонованому способі створюються електрохімічні пари з металів, переважно, з найбільшою різницею величин електродних потенціалів, що також збільшує енергозміст металевого порошку. Ерозійно-вибухове диспергування металу іскровими розрядами дозволяє отримувати ультрадисперсний металевий порошок з великою поверхневою енергією, який акумулює енергію вибуху при сублімації металу. Поверхнева енергія, що запасається, пропорційна ступеню дисперсності частинок. Велика поверхнева енергія ультрадисперсних частинок металу є першим чинником акумуляції енергії в пропонованому способі. Охолоджування наночасток металу проводять в рідині для фіксації і стабілізації аморфного стану речовини диспергованих частинок. Рідина за рахунок високої теплоємності і великої різниці температур "рідина-розплавлений метал" забезпечує різке охолоджування ультрадисперсних частинок, що дозволяє зафіксувати речовину в аморфному стані. Речовина в аморфному стані запасає велику енергію. Переведення ультрадисперсних частинок металу в аморфний стан є другим чинником акумуляції енергії в пропонованому способі. Ультрадисперсний металевий порошок в аморфному стані здатний акумулювати велику енергію як за рахунок великої поверхневої енергії [див. заявка России №2002102744. Ильин А. П. Способ определения избыточной энергии порошковых материалов. МПК G01N25/02. Опубл. 2003.10.10], так і за рахунок внутрішньої енергії речовини в аморфному стані. Такий порошок внаслідок великої закумульованої енергії спалахує на повітрі без якого-небудь нагріву, в той час, як 26611 4 кристалічні аналогічні метали, подрібнені до таких же розмірів, спалахують лише при достатньо високому нагріві - до 300...400°С, а грубозернисті частинки металу, наприклад, молібдену на повітрі практично не спалахують до 1000°С (Р. Т. Малхасян Доклады национальной Академии Наук Армении, 2004, Том 104, №4). При зворотному переході речовини з аморфного стану в кристалічне виділяється запасена енергія. Утворені, за допомогою електризації наночасток в іскрових розрядах, агломерати наночасток з різнорідних металів, що створюють електрохімічні пари, є третім додатковим чинником акумуляції енергії в пропонованому способі. Порошок з агломератів наночасток, утворених різнорідними металами, володіє додатковою енергією за рахунок утворення дуже великої кількості наноджерел електричного струму. Ці наногальванічні елементи електричного струму починають діяти при попаданні їх в електропровідне середовище, яким є, наприклад, плазма полум'я, утворена при згоранні горючих сумішей. При цьому в середовищі полум'я починають протікати електричні струми, що генеруються наноджерелами струму. При цьому вивільняється додаткова енергія величезної кількості нанорозмірних електрохімічних пар (наногальванічних елементів), число яких може перевищувати 106...109 на літр горючої суміші. Добре відома активізація горіння при протіканні електричних струмів в плазмі полум'я. Окрім інтенсифікації процесу горіння під впливом електричних струмів здійснюється екологічно чисте горіння [Дудышев В. Д. "Электроогневая технология - эффективный путь решения энергетических и экологических проблем". "Экология и промышленность России", №3, 1997, с. 11-14.]. Спосіб акумуляції енергії здійснюють таким чином. Електрична енергія використовується для нагріву і сублімації металевих гранул з різнорідних металів під дією електричних розрядів. Металеві гранули поміщають в реактор з водою. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул виникають іскрові розряди, в яких здійснюється ерозійно-вибухове диспергування металу в режимі сублімації. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші металеві частинки і металеву пару. Продукти руйнування розлітаються з великими швидкостями і дуже швидко охолоджуються в рідини, оскільки їх розміри надзвичайно малі (приблизно 2нм...10мкм). Висока швидкість охолоджування розплавлених ультрадисперсних частинок в рідині створює умови для фіксації їх рідкофазної структури, що перешкоджає кристалізації і дозволяє зберегти накопичену енергію і не виділяти її у вигляді тепла. В результаті здійснюється фіксація і стабілізація аморфного стану речовини диспергованих частинок. При цьому енергія акумулюється за рахунок збереження аморфного стану металу ультрадисперсних частинок і запобігання переходу речовини в кристалічний стан. 5 26611 Оскільки в зоні іскрових розрядів має місце високий градієнт потенціалу, то утворені вибухами розплавлені металеві нанокраплі за час знаходження в електричному полі набувають поверхневого електричного заряду. У зв'язку з тим, що частинки мають різні розміри, то електричне поле у частинок меншого розміру має більший градієнт потенціалу, чим у частинок великого розміру. При близькому розташуванні дрібних частинок і великих частинок за рахунок електростатичної індукції на локальних ділянках поверхні великої частинки, напроти малої частинки, утворюються наведені (індуковані) заряди протилежного знаку. Тому, на поверхні великої частинки «налипають» маленькі частинки. В результаті формуються наноструктуровані агломерати наночасток з різнорідних ме Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 6 талів, що створюють електрохімічні пари. Кожна електрохімічна пара - це наноджерело струму і складається з ядра - крупної частинки і оболонки з дрібних частинок. В результаті, в рідині накопичується нанодисперсний металевий порошок у вигляді агломератів наночасток з різнорідних металів, що створюють електрохімічні пари, в яких метали знаходяться в аморфному стані. Такий порошок має велику надмірну енергію. Висушений порошок в герметичній упаковці в середовищі аргону можна транспортувати і використовувати як високоефективний енергоносій. Додаткова закумульована енергія порошку виділяється, наприклад, при згоранні металевого порошку у складі горючої суміші, що потребує менше пального для отримання необхідної енергії. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601