Спосіб акумуляції енергії наночастинками металів

Спосіб акумуляції енергії наночастинками металів, що включає диспергування металевих гранул імпульсами електричного струму, електризацію наночастинок, утворення агломератів наночастинок з різнорідних металів, що склада 3 37545 4 диспергування металу іскровими розрядами і наногальванічних елементів, а охолоджування утворюють шляхом електризації наночастинок в наночастинок здійснюють шляхом швидкого помііскрових розрядах агломерати наночастинок з різщування перенасиченої пари речовини, що аблює, норідних металів, що створюють електрохімічні в діелектричну рідину з фіксацією аморфного стапари, переважно, з найбільшою різницею величин ну речовини наночастинок. електродних потенціалів [див. Патент України на В пропонованому способі диспергування мекорисну модель №26611. СПОСІБ АКУМУЛЯЦІЇ талевих гранул здійснюють електроімпульсною ЕНЕРГІЇ. МПК(2006) F24J3/00. Опубл. 25.09.2007, абляцією поверхні металевих гранул. Це дозволяє бюл. №в15, 2007p.]. спростити спосіб, підвищити його продуктивність і Недоліком даного способу є низька ефективвідкриває можливість його застосування в проминість, обумовлена тим, що при поліморфному песлових масштабах. реході здійснюється стрибкоподібне зменшення Електризацію наночастинок здійснюють за доструму через розрядні проміжки, що зменшує елепомогою електронної емісії з поверхні гранул. Це ктризацію наночастинок, а також призводить до підвищує поверхневу енергію наночастинок. неповної аморфізації наночастинок. Слідством Агломерати наночастинок утворюють з коротзменшення електризації наночастинок є як безпокозамкнутих наногальванічних елементів [див. середнє зменшення поверхневої енергії наночаспатент України №29007. НАНОГАЛЬВАНІЧНИЙ тинок, так і зменшення кількості утворених аглоЕЛЕМЕНТ. МПК Н01М 8/00, C02F 1/467. Опубл. мератів наночастинок. 25.12.2007, бюл.№в21, 2007p.]. Це підвищує енерНайближчим до пропонованого є спосіб акугонасиченість агломератів. муляції енергії наночастинками металів, засноваОхолоджування наночастинок здійснюють ний на перетворенні електричної енергії в теплову шляхом швидкого поміщування перенасиченої шляхом ерозійно-вибухового диспергування метапари речовини, що аблює, в діелектричну рідину з лу імпульсами електричного струму в режимі субфіксацією аморфного стану речовини наночастилімації металу, електризацію диспергованих нанонок. Це дозволяє перевести в аморфний стан вечастинок в розрядних проміжках, утворення лику частину матеріалу наночастинок, що підвиагломератів наночастинок з різнорідних металів, щує вн утрішню енергію наночастинок. Аморфний що створюють електрохімічні пари, нагрівання стан металу, з якого складається частинка, додає диспергованих наночастинок металу і подальше наночастинкам нові фізичні властивості. Кристаліохолоджування нагрітих наночастинок в рідині, при чний і аморфний стани тіла різняться за своїми цьому збільшують амплітуду імпульсів електричфізичними властивостями, такими як розчинність, ного струму до перевищення порогу кавітації рідитемпература плавлення, твердість, питома вага. ни і стрибкоподібно збільшують напругу на розряТіла в аморфному стані мають більш низькі точки дних проміжках під час спаду переднього фронту плавлення, меншу питому вагу і меншу твердість, імпульсів електричного струму [див. Патент Украївони легше розчинні і більш доступні дії хімічних ни на корисну модель №28586. СПОСІБ АКУМУагентів. При зворотному переході речовини з амоЛЯЦІЇ ЕНЕРГІЇ. МПК(2006) F24J3/00. Опубл. рфного стану в кристалічний виділяється багато 10.12.2007, бюл. №в20, 2007p.]. тепла, а також спостерігаються світлові явища. Недоліком даного способу є низька ефективСпосіб акумуляції енергії наночастинками меність, обумовлена малою електризацією наночасталів здійснюють таким чином. Електрична енергія тинок, а також неповною аморфізацією наночастивикористовується для електроімпульсної абляції нок. Слідством цього є невисока поверхнева поверхні металевих гранул імпульсами електриченергія наночастинок і невисока внутрішня енергія ного струму. Металеві гранули поміщують в реакнаночастинок. Крім того, енергонасиченість аглотор з діелектричною рідиною, наприклад, з водою мератів наночастинок напряму залежить від кіль[див. Патент України на корисну модель №23550. кості електрохімічних пар, що входять в агломераСпосіб ерозійно-вибухового диспергування метати. лів. МПК B22F 9/14. Оп убл.25.05.2007. Бюл.№7.]. В основу корисної моделі поставлена задача При проходженні через ланцюжки металевих підвищення ефективності способу акумуляції енегранул імпульсів електричного струму, в яких енергії, яка вирішується за рахунок збільшення електргія імпульсів перевищує енергію сублімації випаризації наночастинок, збільшення ступеня аморфірованого металу, в точках контактів металевих зації наночастинок і утворення агломератів з гранул виникають іскрові розряди, в яких здійснюнаногальванічних елементів. ється диспергування металу в режимі сублімації. Запропонований, як і відомий спосіб акумуляЦе дозволяє отримати частинки металу високої ції енергії наночастинками металів включає диспедисперсності. Електроімпульсна абляція поверхні ргування металевих гранул імпульсами електричметалевих гранул дозволяє одержувати нанодисного струму, електризацію наночастинок, персний металевий порошок з великою поверхнеутворення агломератів наночастинок з різнорідних вою енергією, який акумулює енергію вибуху при металів, що складаються з електрохімічних пар, сублімації металу. Запасена поверхнева енергія охолоджування наночастинок в діелектричній ріпропорційна ступеню дисперсності частинок. Ведині і, відповідно до цієї пропозиції, диспергування лика поверхнева енергія нанодисперсних частинок металевих гранул здійснюють електроімпульсною металу є першим чинником акумуляції енергії в абляцією поверхні металевих гранул, електризапропонованому способі. цію наночастинок здійснюють за допомогою елекПри електроімпульсній абляції на поверхні метронної емісії з поверхні гранул, агломерати наноталевих гранул виникають свіжоутворені поверхні, частинок утворюють з короткозамкнутих які володіють властивістю випускати потік елект 5 37545 6 ронів [див. Открытие №290 от 7 июня 1986г. Коють до 1000°С [Р.Т. Малхасян Доклады национанюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. льной Академии Наук Армении, 2004, Том 104, Физико-технические науки. Изд-во МГУ. 1988, №4]. При зворотному переході речовини з аморфс.372-374]. Емісія електронів є результатом висоного стану в кристалічний виділяється запасена кої щільності зарядів свіжоутворених поверхонь. енергія. При розділенні поверхонь під час руйнування маУ зв'язку з тим, що електрично заряджені натеріалу металевих гранул здійснюється розділенночастинки мають різні розміри, електричне поле у ня різнойменних зарядів, що призводить до утвочастинок меншого розміру має більший градієнт рення в областях розривів речовини електричного потенціалу, ніж у частинок великого розміру. При поля напруженістю до 107В/см. Таке електричне близькому розташуванні малих частинок і великих поле вириває електрони з поверхні матеріалу. Це частинок за рахунок електростатичної індукції на фізичне явище призводить до того, що наночастилокальних ділянках поверхні великої частинки, нки, знаходячись в потоках електронів, набувають напроти малої частинки, утворюються наведені поверхневий електричний заряд за рахунок над(індуковані) заряди протилежного знака. Тому, на лишку електронів, що значно підвищує енергонаповерхні великої частинки «налипають» маленькі сиченість наночастинок. Електризація наночастичастинки. В результаті, формуються наноструктунок в іскрових розрядах є другим чинником ровані агломерати наночастинок з різнорідних меакумуляції енергії. талів, що створюють електрохімічні пари. Кожна За рахунок електроімпульсної абляції здійснюелектрохімічна пара - це наноджерело струму ється вибухоподібне диспергування матеріалу. В [див. патент України №29007. НАНОГАЛЬВАНІЧканалах розряду температура досягає 10тис. граНИЙ ЕЛЕМЕНТ. МПК Н01М 8/00, C02F 1/467. дусів. Ділянки поверхні гранул в локалізованих Опубл. 25.12.2007, бюл.№в21, 2007p.]. зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібВ результаті, в рідині накопичуються електрино руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. чно заряджені аморфні наночастинки і агломерати Здійснюється локалізоване руйнування гранул наночастинок, що складаються з наногальванічних електропровідних матеріалів імпульсами електриелементів. Утворення за допомогою електризації чного струму. Розплавлені наночастинки, що рознаночастинок агломератів наночастинок з наногалітаються, потрапляють в рідину, де здійснюється льванічних елементів є четвертим чинником акушвидке охолоджування перенасиченої пари речомуляції енергії в пропонованому способі. Агломевини, що аблює, з фіксацією аморфного стану рерати наночастинок, утворені різнорідними човини. металами, володіють додатковою енергією за раРідина за рахунок високої теплоємності і велихунок утворення дуже великої кількості наноджекої різниці температур фази «рідина-розплавлений рел електричного струму. Ці наногальванічні елеметал» забезпечує різке охолоджування нанодисменти електричного струму починають діяти при персних частинок, що дозволяє зафіксувати речопопаданні їх в електропровідне середовище, яким вину в аморфному стані. Речовина в аморфному є, наприклад, плазма полум'я, утворена при згостані запасає велику енергію. Висока швидкість рянні горючих сумішей. При цьому в середовищі охолоджування розплавлених нанодисперсних полум'я починають протікати електричні струми, частинок в рідині створює умови для фіксації їх що генеруються наноджерелами струму. При цьорідкокофазної структури, що перешкоджає кристаму вивільняється додаткова енергія величезної лізації і дозволяє зберегти накопичену енергію і не кількості нанорозмірних електрохімічних пар (навиділяти її у вигляді тепла. В результаті здійснюногальванічних елементів), число яких може переється фіксація і стабілізація аморфного стану ревищува ти 10 9-1012 в літрі горючої суміші. Добре човини диспергованих наночастинок. Переведення відома активізація горіння при протіканні електринанодисперсних частинок металу в аморфний чних струмів в плазмі полум'я. Окрім інтенсифікації стан є третім чинником акумуляції енергії в пропопроцесу горіння під впливом електричних струмів нованому способі. здійснюється екологічно чисте горіння [Дудышев Металеві наночастинки в аморфному стані В.Д. "Электроогневая технология - эффективный здатні акумулювати велику енергію як за рахунок путь решения энергетических и экологических великої поверхневої енергії [див. заявка России проблем". "Экология и промышленность России", №2002102744. Ильин А.П. Способ определения №3, 1997, с.11-14.]. избыточной энергии порошковых материалов. Висушений нанопорошок в герметичній упакоМПК G01N25/02. Опубл. 2003.10.10], так і за рахувці в середовищі аргону або пасту з нанопорошку нок внутрішньої енергії речовини в аморфному в середовищі аргону можна транспортувати і вистані. Такі порошки внаслідок великої закумульокористовувати в якості високоефективного енергованої енергії спалахують на повітрі без якогоносія. Енергія, закумульована в порошку, виділянебудь нагріву, в той час, як кристалічні аналогічні ється, наприклад, при згорянні металевого метали, подрібнені до таких же розмірів, спалахупорошку у складі горючої суміші, що внаслідок ють лише при достатньо високому нагріві - до 300призводить до зменшення потреб горючого для 400°С, а крупнозернисті частинки металу, наприотримання необхідної енергії. клад, молібдену, на повітрі практично не спалахуКомп’ютерна в ерстка А. Крижанівський Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601