Спосіб електролізу олійника на основі законів фарадея і ома для отримання н2

Реферат: UA 114229 U UA 114229 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Одним з головних сучасних науково-технічних завдань є пошук нових джерел енергії. На даний час основне джерело енергії це газ, нафта, вугілля і атомне паливо, для яких світовий обіг становить більше одного трильйона доларів на рік. Важливо відзначити, що на виробництво одиниці енергоресурсу витрачається в 2-4 рази більше енергії, оскільки ефективність або ККД існуючих енергоустановок (електростанцій) не вище 55 %, в основному 30 %. Як відомо, зарубіжні установки електролізу витрачають більше 10 Дж на мл Н 2. При спалюванні Н2 виділяться 10,7 Дж на мл. 3 Вартість 1 м природного газу для споживача більше 15 центів, який при спалюванні виділяє 33,5 МДж. Ми бачимо майже рівну енергетичну ціну виділеного Н2 з води, як і метану з надр Землі. У запропонованій корисній моделі вирішено питання екологічного поновлювального джерела енергії. У запропонованій корисній моделі Спосіб електролізу Олійника на основі законів Фарадея і Ома для отримання Н2 який здійснюють в напрузі на електродах менше 2,5 Вольтів для води та електролітів при використанні магнітного поля для розведення протилежних потоків іонів на анод і катод, в зменшенні опору між електродами за допомогою лужних металів та використанні джерела електричного струму. Відповідно до закону електроліза Фарадея (1836 р) маса виділеної речовини m на електроді пропорційна електричному струму І і часу t: m= (M/z)(It/F), де М - молярна маса речовини, z - число електронів на іон або валентність, F=96485,33 -1 Клмоль - постійна Фарадея. Або через кількість молей n: n=(1/z)(It/F). Через обсяг газу Н2 маємо: V=(M/z) (It/Fρ), 3 де ρ=0,0000899 г/см - густина водню. Таким чином, обсяг газу за хвилину дорівнює (де для водню M/z=2): V=10002І60/96485,33=13,83І [мл/хвилина] Відповідно до закону Джоуля-Ленца (1841 і 1842 г.) електричний струм здійснює теплову роботу А: A=UIt [Дж] Або енергетична цінність газу Н2 для електролізу води дорівнює: А/V=(М/z)(U/Fρ)=4,33V [Дж/мл] З використанням закону Ома (1826 г.) через питому провідність σ: А/V=4,33І/R=4,33ІS/(σІ). З наведених формул очевидно, що чим більше електричний струм і менше напруга на електродах та менше опір між електродами, тим більший об'єм горючого газу Н 2 і нижче енергетичні витрати, відповідно. Очевидно, внутрішній опір між електродами дорівнює або менше внутрішнього опору електричного джерела живлення. Струмопровідні дроти і контактні з'єднання повинні мати внутрішній опір менше внутрішнього опору між електродами. Нижче наведена таблиця енергетичної цінності отримання водню для постійного електричного струму з води, де сірим кольором виділена теплота енергії при спалюванні мл Н 2, а так само витрати на отримання одного куба Н2 в доларах і гривнях: Таблиця Напруга на електродах, Вольт 50 10 5 2,5 2 Опір між Витрати Витрати* на електродами при електричної енергії отримання Н2 в 3 струмі 100 А в Ом Дж на мл Н2 $/м 0,5 219 1,205 0,1 43,4 0,241 0,05 21,7 0,120 Теплота згоряння 1 мл Н2 становить 10,7 Дж 0,025 10,84 0,060 0,02 8,67 0,048 1 Витрати** на отримання Н2 в 3 грн/м 27,40 5,481 2,740 1,370 1,096 UA 114229 U Таблиця Напруга на електродах, Вольт 1 0,5 0,3 0,2 0,1 0,01 Опір між електродами при струмі 100 А в Ом 0,01 0,005 0,003 0,002 0,001 0,0001 Витрати Витрати* на електричної енергії отримання Н2 в 3 Дж на мл Н2 $/м 4,33 0,024 2,17 0,012 1,301 0,007 0,867 0,005 0,434 0,002 0,0434 0,0002 Витрати** на отримання Н2 в 3 грн/м 0,548 0,274 0,164 0,110 0,055 0,0055 * - з розрахунку 1 кВт • год. = 0,02 $; ** - з розрахунку 1 кВт • год. = 0,45 грн 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Наведені значення з табл. показують, що при напрузі на електродах менше 2,5 Вольта витрати електричної енергії на отримання Н 2 нижче теплоти згоряння водню. Так при напрузі на електродах 2 Вольта витрати електричної енергії на отримання Н 2 в 1,23 разу менше, ніж 3 виділяється теплота при згорянні даного газу Н2, витрати на отримання одного м газу Н2 менше 5 центів або 1 грн. При напрузі на електродах менше 0,2 Вольта витрати електричної енергії Дж на отримання Н2 в десятки разів менше, ніж виділяється теплота при згорянні даного газу Н 2, 3 витрати на отримання одного м газу Н2 менше 0,5 центів або менше 0,1 грн. Для зменшення внутрішнього опору між електродами використовуються гідроксиди лужних металів, наприклад розчини NaOH, KOH. Для спрощення виходу Н2 між електродами використовується коаксіальна батарея з чергуванням суцільного електрода і електрод-сітки, як показано на фіг. 1. Використання сітки як електрода значно збільшує його поверхню, приводить до зіткнення катіонів на сітці, зменшує електричний опір і зберігає проникність для газу Н2. До сітки рекомендується підводити негативну полярність струму. Для електродів використовується електропровідний матеріал, який слабо схильний окисленню, наприклад, Ті, нержавіюча сталь, Ni, інші. Так само можливе використання окислюваних матеріалів, наприклад чорне залізо або мідь як електроди негативної полярності. Магнітне поле від ніодимових магнітів розташоване вздовж коаксіальної осі електродів. Магнітне поле підвищує вихід газу Н2 на 10-40 %. Джерелом живлення є джерело струму. Одним із зручних джерел є уніполярний генератор Фарадея (1831 г.), який дає низьку напругу і значний електричний струм, також множник струму. Важливо відзначити, що відповідно до закону збереження енергії при спалюванні Н 2 утворюється така кількість води, скільки було розкладено на газ зі способу електролізу Олійника на основі законів Фарадея і Ома для отримання водню. Таким чином, ми маємо поновлювальне паливо і джерело енергії - вода, з ККД на основі законів Фарадея, Джоуля-Ленца і Ома вище 100 %! Нижче наведені фотографії діючих електродів електролізних установок (Фіг. 2, 3). На фіг. 2 показана коаксіальна батарея з чергуванням суцільний електрод і електород-сітка з нержавіючої сталі, який складається з трубки і сітки. Загальна площа електродів близько 0,02 2 м , відстань між електродами анодом і катодом не більше 0,4 мм. Напруга на електродах дорівнює від 1,8 до 2,6 Вольт з виходом газу Н2. На фіг. 3 показана коаксіальна батарея із суцільними електродами. Загальна площа близько 2 0,2 м , відстань між електродами анодом і катодом приблизно 1 мм. Напруга на електродах дорівнює 2,1 Вольт з виходом газу Н2. Для безпеки випадкового загоряння Н2 використовується водяний затвор, від якого безпосередньо виводиться водень. Галузь застосування Застосування корисної моделі спосіб електролізу Олійника на основі законів Фарадея і Ома для отримання Н2 для електролізних установок для отримання екологічно чистого і поновлюваного виду палива, що приводе до значного зниження енергетичних затрат, передбачається дуже широким: побутова техніка замість газових і електричних печей без виділення вуглекислого газу; обігрівальний екологічно чистий елемент приміщень, житлових квартир, будинків, теплиць без виділення вуглекислого газу з природним зволоженням повітря; екологічно чистий зварювальний апарат до 2300 градусів Цельсія; 2 UA 114229 U 5 10 15 20 25 30 35 екологічно чисте поновлювальне паливо для теплових і атомних електростанцій з підвищенням їх ККД без вуглекислого газу, шлаків і радіоактивних матеріалів ядерного розпаду; паливо для водневих двигунів і машин нового покоління. зменшення небезпеки від застосування водню, ніж метану, бо має вибух спрямований всередину (імплозія) на відміну від метану, де вибух відбувається з високошвидкісним розширення продуктів вибуху. Економічне обґрунтування Теплота згоряння мл Н2 становить 10,7 Дж. Ми витрачаємо на електродах для отримання мл Н2 електролізом з води менше енергії. Позитивний ефект понад 100 %. При цьому з закону збереження енергії - скільки розклали води на водень і кисень, стільки ж і отримали води після спалювання водню в кисневому середовищі. Ми маємо поновлювальне екологічно чисте джерело палива-вода. Відповідно до законів термодинаміки та ентропії, дане явище можливо завдяки парадоксу Максвелла (1867 г.), де людина виступає свідомою силою в термодинамічній системі. Використання способу електролізу Олійника на основі законів Фарадея і Ома для отримання Н2 означає: 1) заміну побутового природного газу та метану в газових пальниках, 2) новий екологічно чистий спосіб обігрівання і опалення без виділення вуглекислого газу, 3) екологічно чистий спосіб зварювання, 4) використання як екологічно чисте поновлюване паливо для машин і електростанцій, 5) відсутність вуглекислого газу, мільйонів тонн шлаку від теплових станцій і радіоактивних матеріалів розпаду атомних станцій. Введення даного способу електролізу звільняє декілька трильйонів доларів щорічно, що витрачаються на традиційні способи отримання енергії та на відновлення екології в світі. Новизна Виходячи зі способу електролізу Олійника на основі законів Фарадея і Ома для отримання водню визначено: електрична напруга між електродами менше 2,5 В; використання магнітного поля для розведення катіонів та аніонів; низький внутрішній опір між електродами; високе значення електричного струму для отримання великих обсягів Н2; струмопровідні дроти і контактні з'єднання повинні мати внутрішній опір менше внутрішнього опору між електродами; внутрішній опор між електродами дорівнює або менше внутрішнього опору електричного джерела живлення; використання джерела постійного струму замість джерела напруги, наприклад, уніполярного генератора Фарадея чи множника струму; витрати електричної енергії на електродах для отримання Н2 нижче теплоти згоряння водню. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб електролізу який здійснюють в електричній постійній напрузі на електродах менше 2,5 вольта для води та електролітів при використанні постійного магнітного поля для розведення протилежних потоків іонів на анод і катод, при зменшенні опору між електродами за допомогою лужних металів та використовують джерела постійного струму замість джерела напруги, що приводить до витрат електричної енергії на отримання Н2 нижче теплоти згоряння водню. 2. Спосіб електролізу за п. 1, який відрізняється тим, що як джерело постійного струму використовують множник струму чи уніполярний генератор Фарадея. 3. Спосіб електролізу за п. 1, який відрізняється тим, що як один з електродів негативної полярності використовують сітку, що значно збільшує поверхню електрода, призодить до зіткнення катіонів на сітці, зменшує електричний опір і зберігає проникнення для газу Н 2. 4. Спосіб електролізу за п. 1, який відрізняється тим, що магнітне поле розташоване уздовж осі електродів, що приводить до розведення катіонів та аніонів. 5. Спосіб електролізу за п. 1, який відрізняється тим, що струмопровідні дроти і контактні з'єднання мають внутрішній опір менше внутрішнього опору між електродами. 6. Спосіб електролізу за п. 1, який відрізняється тим, що внутрішній опор між електродами дорівнює або менше внутрішнього опору джерела постійного струму. 3 UA 114229 U 4 UA 114229 U 5 UA 114229 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6