Пристрій для одержання водню

1. Пристрій для одержання водню з рідини, що містить водень, який включає корпус з камерою, каналом підведення рідини, що містить водень, в камеру, каналом відводу водню і каналом відводу супутнього продукту з камери, і джерело ультразвукових коливань, сполучене з камерою, який відрізняється тим, що на протилежних стінках камери опозитно встановлені перший випромінювач ультразвукових коливань, підключений до першого генератора електричних сигналів ультразвукової частоти, і другий випромінювач ультразвукових коливань, підключений до другого генератора електричних сигналів ультразвукової частоти, об'єм камери, що прилягає до першого випромінювача, утворює анодну зону, а прилягаючий до другого випромінювача об'єм камери утворює катодну зону, катодна зона відділена від анодної зони пористою проникною для рідини перегородкою, у катодній зоні камери встановлений катод і до неї підведений канал відводу молекулярного водню, в анодній зоні камери встановлений анод і до неї підведений канал відводу супутнього продукту, при цьому анод і катод підключені до джерела постійного струму. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що в каналі відводу молекулярного водню встановлений газовий затвор. Корисна модель відноситься до пристрою для одержання водню і супутніх продуктів, наприклад, кисню, з рідин, що утримують водень, переважно газоподібних водню і кисню з води, і є виділеною заявкою із заявки України на корисну модель № 20040503601, поданої 14.05.2004 р. Відомо, що водень відноситься до одного з найбільш ефективних і екологічно чистих видів палива. Однак саме виробництво водню в даний час є дорогим, у результаті чого за економічними показниками він не може конкурувати з традиційними видами палива, наприклад, вуглеводнями, і тому не знайшов ще широкого застосування в промислових масштабах. Найбільш перспективним вважається одержання водню із самої доступної і дешевої сировини - води. Для одержання водню з води необхідно молекулу води Н2О розкласти на атоми водню і кисню і виділити молекулярний водень, що утворився. Переважно для цього застосовують численні відомі способи і пристрої для електролітичного розкладання води чи водяної пари, що не знаходять широкого застосування через високе енергоспоживання [див. наприклад, патент Російської Федерації 2142905, 1999; патент США 6,033,549, 2000; WO 00/00670, 2000, і ін.]. Високе енергоспоживання при електролітичному розкладанні води обумовлено міцністю зв'язків між іонами водню і кисню в молекулі води. Відомий також спосіб одержання водню з рідин, що утримують водень, переважно води, відповідно до якого на цю рідину впливають енергією (акустичної, гідродинамічної, тепловий, променевий, комбінованої чи інший), що утворить у рідині кавітаційні зони, розщеплення молекул рідини під впливом гідравлічних ударів, що відбуваються в кавітаційних зонах, з утворенням катіонів водню й аніонів молекулярних залишків і виділення з обробленої рідини водню і кисню за допомогою селективних напівпроникних мембран [WO 02/46092, 2002]. При цьому пропонується на рідину в камері впливати магнітним полем для створення потоку іонів водню у напрямку до однієї напівпроникної мембрани, а потоку іонів кисню у напрямку до іншої напівпроникної мембрани, що, на думку авторів, буде сприяти інтенсифікації процесу виділення продуктів на селективних напівпроникних мембранах. Пристрій для здійснення цього способу містить корпус з камерою, каналом підведення рідини, що CM 00 О) 7826 утримує водень, в камеру, каналом відводу водню і каналом відводу кисню з камери, генератор кавітації, сполучений з камерою, і селективні мембрани, що відокремлюють камеру від каналу відводу водню і каналу відводу кисню Основний недолік відомого рішення по WO 02/46092 полягає в тім, що в обробленої, наприклад, ультразвуком, рідини утвориться стехіометричний «розчин» ІОНІВ водню і кисню, які при зближенні на відстань взаємодії знову асоціюють у молекули вихідного з'єднання, зокрема, води Через це в рідині не можуть бути отримані великі концентрації продуктів дисоціації, а значить не може бути забезпечена продуктивність, прийнятна для промислового використання Крім того, продуктивність цього способу обмежена пропускною здатністю селективних мембран Крім того, представляється важким оснастити камеру селективною мембраною, проникної для кисню, але непроникної для водню, розмір атомів якого істотно менше розміру атомів кисню Нарешті, ідея створення спрямованих потоків ІОНІВ водню і кисню за допомогою магнітного поля також представляється сумнівної Задача корисної моделі складається в створенні пристрою для одержання з рідини, що утримує водень, переважно з води, водню і, можливо, супутнього продукту, переважно кисню, з високою продуктивністю Поставлена задача зважується тим, що пристрій для одержання водню з рідини, що утримує водень, який включає корпус з камерою, каналом підведення рідини, що утримує водень, в камеру, каналом відводу водню і каналом відводу супутнього продукту з камери, і джерело ультразвукових коливань, сполучений з камерою, відрізняється тим, що на протилежних стінках камери опозитно встановлений перший випромінювач ультразвукових коливань, підключений до першого генератора електричних сигналів ультразвукової частоти, і другий випромінювач ультразвукових коливань, підключений до другого генератору електричних сигналів ультразвукової частоти, обсяг камери, що прилягає до першого випромінювача, утворює анодну зону, а прилягаючий до другого випромінювача обсяг камери утворює катодну зону, катодна зона відділена від анодної зони пористої проникної для рідини перегородкою, у катодній зоні камери встановлені катод і до неї підведений канал відводу молекулярного водню, в анодній зоні камери встановлені анод і до неї підведений канал відводу супутнього продукту, при цьому анод і катод підключені до джерела постійного струму Для цілей безпеки в каналі відводу молекулярного водню доцільно установити газовий затвор Більш докладно сутність рішення пояснюється за допомогою приклада і малюнка, на якому схематично зображений пристрій, що заявляється На малюнку показаний пристрій для одержання водню і кисню з води, що містить корпус 1, нижня частина 2 внутрішнього об'єму якого відділена від іншого об'єму перфорованою перегородкою 3 і забезпечена патрубком 4 для подачі води Корпус 1 і перегородка 3 переважно виконані з діелектричного матеріалу чи мають діелектричне покриття на поверхнях, що будуть стикатися з реакційними рідинами при роботі пристрою Верхня частина 5 корпуса 1 має в середній частині зниження 6, ліворуч від якого утворюється накопичувальна порожнина 7 для молекулярного газоподібного водню, а праворуч - накопичувальна порожнина 8 для молекулярного газоподібного кисню Накопичувальна порожнина 7 забезпечена патрубком 9 для відводу газоподібного водню, а накопичувальна порожнина 8 забезпечена патрубком 10 для відводу газоподібного кисню Накопичувальна порожнина 7 чи патрубок 9 можуть бути облаштовані газовим затвором, що на малюнку не показаний Середня частина 11 внутрішнього об'єму корпуса 1 є реакційною камерою 12 і розділена пористої, проникної для води перегородкою 13, що простирається від нижньої крапки зниження 6 до перегородки 3 і розділяє реакційну камеру на анодну 14 і катодну 15 зони На протилежних стінках реакційної камери 12 установлені випромінювачі ультразвукових коливань 16 і 17, наприклад, п'єзоелектричні пластини, підключені ВІДПОВІДНО ДО першого генератора електричних коливань ультразвукової частоти 18 і до другого генератора електричних коливань ультразвукової частоти 19 Поблизу випромінювача ультразвукових коливань 16 в анодній зоні 14 розміщений анод 20, а поблизу випромінювача ультразвукових коливань 17 у катодній зоні 15 розміщений катод 21 Анод 20 і катод 21 переважно виконані прозорими для ультразвукових коливань, наприклад, у виді сіток, і підключені до джерела постійного струму (на малюнку не показаний) Працює пристрій у такий спосіб Воду для розкладання на водень і кисень подають через патрубок 4 у нижню частину 2 внутрішні порожнини корпуса 1, ВІДКІЛЯ вода через отвори в перегородці З надходить у реакційну ємність 12 і заповнює її Генератори 18 і 19 виробляють електричні коливання ультразвукової частоти 8-25кгц, що подають на ВІДПОВІДНО випромінювачі ультразвуку 16 і 17 Одночасно на анод 20 і катод 21 подають постійна напруга від джерела постійного струму Потужність і частота електричних коливань генераторів 18 і 19 підбирають таким чином, щоб взаємодія ультразвукових хвиль, випромінюваних випромінювачами 16 і 17 приводила до виникнення в анодної 14 і катодної 15 зонах реакційної камери 12 локальних областей могутніх гідравлічних ударів Під ВПЛИВОМ ЦИХ ударів у воді виникають кавітаційні процеси, що приводять до дисоціації молекул води на катіони кисню О 2 і аніони водню Н + Оскільки В реакційній камері 12 діє постійне електричне поле, створюване анодом 20 і катодом 21, заряджені катіони кисню О 2 і аніони водню Н + починають рухатися, при цьому негативно заряджені катіони кисню ПРО 2 спрямовуються до анода 16, а позитивно заряджені аніони водню Н + - до катода 17 У результаті в розділених пористою перегородкою 13 анодної 14 і катодної 15 зонах утворяться розчини, збагачені ВІДПОВІДНО іонами кисню й іонами водню У катодній зоні відбувається реакція окислювання аніонів водню й утворюється молекулярний водень 7826 = H2 t Газоподібний водень, що утворився, накопичується в накопичувальній порожнині 7 і потім відводиться, при необхідності через газовий затвор, по трубопроводу 9 до споживача, чи у сховище або на подальшу переробку В анодній зоні відбувається реакція відновлення катіонів кисню й утворюється молекулярний кисень СГ 2 -2е~=О 2 Т Газоподібний кисень, що утворився, накопичується в накопичувальній порожнині 8 і потім відводиться по трубопроводу 10 до споживача, чи у сховище або на подальшу переробку Витрачену частину води заміщають новою порцією через патрубок 4 і нижню частину ємності 2 так, щоб рівень рідини в реакційній ємності залишався приблизно постійним і у всякому разі вище нижньої крапки зниження 6 Температуру води Комп'ютерна верстка М Мацело в реакційній ємності підтримують на рівні не вище 60°С с тим, щоб уникнути надмірного насичення газоподібних продуктів водяними парами Тиск у реакційній ємності переважно підтримувати вище атмосферного, переважно до 10атм Вплив на рідину в реакційній ємності постійним електричним полем дозволяє сконцентрувати різнополярні іони водню і кисню в різних зонах і, таким чином, звести до мінімуму процес їхньої зворотної асоціації в молекули води, що забезпечує можливість одержання значних обсягів водню при прийнятних енергетичних витратах Обсяг корисної моделі не обмежений приведений прикладом, а включає всі ІНШІ МОЖЛИВІ мо дифікації і втілення, охоплювані приведеної нижче формулою Крім того, корисна модель може бути використане для одержання водню не тільки з води, але і з будь-якої іншої сировини, що містить водень, і молекули якого можуть бути розщеплені шляхом кавітаційного впливу Підписне Тираж 28 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 - 4 2 , 01601