ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2235151

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Имя изобретателя: ЧЕЙМБЕРС Стивен Бэрри (CA)
Имя патентообладателя: ЗОДЖЕН ПАУЭР ИНК. (CA)
Адрес для переписки: 107023, Москва, ул. Б.Семеновская, 49, оф.404, Центр "ИННОТЭК", пат.пов. О.В.Аргасову
Дата начала действия патента: 21.06.1999

Изобретение относится к способу получения водорода, в частности ортоводорода и параводорода, и устройству для его осуществления. Способ предусматривает обеспечение емкости, наполнение ее, по крайней мере, частично жидкостью, содержащей воду и которая, по существу, лишена химического катализатора, погружение пары электродов в жидкость, расположение указанных электродов на расстоянии 5 мм или менее друг от друга и приложение импульсного электрического сигнала к одному из указанных электродов после их погружения и расположения в емкости, причем импульсный сигнал имеет частоту в диапазоне приблизительно 10-250 кГц для генерирования водорода. Изобретение позволяет получить ячейку, которая получает большое количество водорода и кислорода в течение относительного промежутка времени, при небольшой входной мощности и без выделения тепла, разработать ячейку для получения пузырей водорода и кислорода, которые не группируются вокруг электродов или на них, а также получить ячейку, которая способна получать ортоводород, параводород или их смесь, и может подвергаться регулированию для получения относительного количества ортоводорода и параводорода, которое требуется пользователю.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к устройству для получения ортоводорода и параводорода.

Стандартные электролитические ячейки способны получать водород и кислород из воды. Такие стандартные ячейки, как правило, содержат два электрода, расположенные в ячейке, которые обеспечивают подвод электроэнергии к воде, чтобы в соответствии с этим получать водород и кислород. Эти два электрода обычно делают из двух разных материалов.

Однако стандартные ячейки, генерирующие водород и кислород, как правило, работают неэффективно. То есть, для получения водорода и кислорода к электродам требуется подведение большого количества электроэнергии. Кроме того, для отделения пузырей водорода и кислорода от электродов необходимо введение в воду химического катализатора, например гидроокиси натрия или гидроокиси калия. Получаемый газ должен также, как правило, транспортироваться к изобарической таре для хранения, поскольку стандартные ячейки медленно генерируют газы. Стандартные ячейки склонны, кроме того, к нагреву, создавая множество проблем, включая кипение воды. Помимо этого, стандартные ячейки склонны к образованию газовых пузырей на электродах, которые действуют подобно электроизоляторам и уменьшают эффективность ячейки.

В соответствии с этим очень желательно получать большое количество водорода и кислорода только при небольшой входной мощности. Кроме того, желательно получать водород и кислород из обычной водопроводной воды и без введения какого-либо химического катализатора, а также обеспечивать работу ячейки без необходимого применения дополнительного насоса для повышения ее давления. Было бы также желательно изготавливать электроды из одного материала. Желательно также генерировать газы быстро и без нагрева, а также без пузырей на электродах.

Ортоводород и параводород являются двумя различными изомерами водорода. Ортоводород является таким состоянием молекул водорода, в котором спины двух ядер параллельны. Параводород является таким состоянием молекул водорода, в котором спины двух ядер антипараллельны. Эти разные характеристики ортоводорода и параводорода приводят в результате к получению разных физических свойств. Например, ортоводород является легко воспламеняющимся веществом, в то время как параводород является более медленно сгораемым видом водорода. Таким образом, ортоводород и параводород могут быть использованы для разных случаев применения. Стандартные электролитические ячейки генерируют только ортоводород и параводород. Параводород, как правило, труден и дорог для получения.

В соответствии с этим желательно получать в ячейке дешевый ортоводород и/или параводород и иметь возможность регулировать количество любого продукта, получаемого ячейкой. Желательно также направлять полученный ортоводород или параводород к машине, соединенной с ячейкой, для обеспечения машины источником энергии.

По этой причине задачей настоящего изобретения является получение ячейки, имеющей электроды и содержащей воду, которая получает большое количество водорода и кислорода в течение относительного промежутка времени, при небольшой входной мощности и без выделения тепла.

Другой задачей настоящего изобретения является разработка ячейки для получения пузырей водорода и кислорода, которые не группируются вокруг электродов или на них.

Задачей настоящего изобретения является также получение ячейки, предназначенной для адекватной работы без применения химического катализатора. Таким образом, ячейка может работать только на водопроводной воде. Кроме того, отпадает необходимость в дополнительных расходах, связанных с затратами на химический катализатор.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является получение ячейки, обеспечивающей автоматическое повышение давления. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном насосе.

Другой задачей настоящего изобретения является получение ячейки, имеющей электроды, изготовленные из одного материала. Таким материалом может быть, например, нержавеющая сталь. Таким образом, конструкция ячейки может быть упрощена, а соответствующие затраты уменьшены.

Еще одной задачей настоящего изобретения является получение ячейки, которая способна получать ортоводород, параводород или их смесь и может подвергаться регулированию для получения относительного количества ортоводорода и параводорода, которое требуется пользователю.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение выходного газа ячейки к устройству, например к двигателю внутреннего сгорания, с тем, чтобы устройство могло приводиться в действие от подаваемого к нему газа.

Эти и другие задачи, элементы и характеристики настоящего изобретения станут более очевидными из приводимых ниже подробного описания, сделанного со ссылкой на сопроводительный чертежи, на которых аналогичными ссылочными номерами указаны соответствующие детали на различных чертежах, и прилагаемой формулы изобретения.

В соответствии с этим настоящее изобретение предусматривает применение емкости для наполнения водой. По меньшей мере одна пара электродов, близко отстоящих друг от друга, расположена в емкости и погружена под воду. Первый источник электропитания обеспечивает подачу к электродам определенного импульсного сигнала. Спираль также расположена в емкости и погружена под воду. Второй источник электропитания обеспечивает подачу определенного импульсного сигнала через переключатель к спирали.

Если только электроды принимают импульсный сигнал, то может получаться ортоводород. Если импульсные сигналы принимают как электроды, так и спираль, то может получаться параводород или смесь параводорода и ортоводорода. Емкость обеспечивает автоматическое повышение давления в системе, а вода в емкости не требует химического катализатора для эффективного генерирования ортоводорода и/или параводорода.

вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей пару электродов, соответствующих первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей пару электродов, соответствующих первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.2 - вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей две пары электродов, соответствующих второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей пару цилиндрических электродов, соответствующих третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4а - диаграмма, иллюстрирующая прямоугольный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.

Фиг.4b - диаграмма, иллюстрирующая пилообразный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.

Фиг.4с - диаграмма, иллюстрирующая треугольный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.

Фиг.5 - принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая источник электропитания, который соединен с электродами, показанными на фиг.1-3.

Фиг.6 - вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и пару электродов, соответствующей четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.7 - вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и две пары электродов, соответствующей пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.8 - вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и пару цилиндрических электродов, соответствующей шестому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.9 - принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая источник электропитания, который соединен со спиралью и с электродами, иллюстрируемыми на фиг.6-8.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения

На фиг.1 показан первый вариант осуществления устройства, соответствующего настоящему изобретению, содержащего ячейку для получения водорода и кислорода. Как будет описано ниже со ссылкой на фиг.6-8, получение параводорода требует дополнительной спирали, которая не показана на фиг.1. Таким образом, водород, получаемый в соответствии с первым вариантом осуществления, показанным на фиг.1, является ортоводородом.

Ячейка содержит закрытую емкость 111, которая в нижней части закрыта полимерным основанием 113, снабженным резьбой, и резьбовым основанием 109. Емкость 111 может быть выполнена, например, из органического стекла и иметь высоту, например, 43 см и ширину 9 см. Емкость 11 наполнена водопроводной водой 110.

Ячейка дополнительно содержит манометр 103, предназначенный для измерения давления в емкости 111. Выпускной клапан 102 соединен с верхней частью емкости 111 для обеспечения возможности выпуска любого газа, находящегося в емкости 111, в выпускную трубу 101.

Ячейка содержит также предохранительный клапан 106, соединенный с основанием 113. Предохранительный клапан 106 обеспечивает функцию безопасности путем автоматического снятия давления в емкости 111 в том случае, если давление в ней превышает предварительно заданное значение пороговой величины. Например, предохранительный клапан 106 может быть установлен так, чтобы обязательно открываться, если давление в емкости превысит 75 фунтов на квадратный дюйм (516,75 кПа). Поскольку конструкция емкости 111 выдерживает без разрушения давление 200 фунтов на квадратный дюйм (1378 кПа), то ячейка имеет большой запас прочности.

В емкости 111 расположена пара электродов 105а и 105b. Электроды 105а, 105b расположены ниже верхнего уровня воды 110 и ограничивают между собой зону 112 взаимодействия. Электроды 105а, 105b предпочтительно выполнены из одного материала, например из нержавеющей стали.

Для получения оптимального количества водорода и кислорода между электродами 105а, 105b должно поддерживаться одинаковое расстояние. Кроме того, предпочтительно минимизировать расстояние между электродами 105а, 105b. Однако расстояние между электродами 105a, 105b не может быть чрезмерно малым вследствие возможности возникновения дугового пробоя между электродами 105а, 105b. Было определено, что для получения водорода и кислорода оптимальным расстоянием является расстояние, равное 1 мм. Расстояние до 5 мм обеспечивает эффективную работу ячейки, но расстояние выше 5 мм обеспечивает хорошую работу ячейки лишь при чрезмерном расходе электроэнергии.

Газообразные водород и кислород, выпускаемые через выпускную трубу 101, могут быть переданы по трубе 101 к устройству 120, использующему эти газы, например к двигателю внутреннего сгорания, как показано на фиг.1. Вместо двигателя внутреннего сгорания устройством 120 может быть любое устройство, использующее водород или кислород, включая поршневой двигатель, газотурбинный двигатель, сушильную печь, нагревательный прибор, топочную камеру, перегонный аппарат, водоочистную установку, водородную/кислородную форсунку и любое другое устройство, в котором используются эти газы. С достаточно производительным устройством для получения водорода, соответствующим настоящему изобретению, приведенным в качестве примера, любое такое устройство 120, в котором используются выходные газы из заявляемого устройства, может непрерывно работать без необходимости хранения опасных газообразных водорода и кислорода.

На фиг.2 иллюстрируется второй вариант осуществления настоящего изобретения, который содержит более одной пары электродов 205a-d. Также как и в варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.1, расстояние между электродами составляет менее 5 мм. Хотя на фиг.2 показана только одна дополнительная пара электродов, ячейка, соответствующая настоящему изобретению, может содержать гораздо больше пар, например 40 пар электродов. В остальном ячейка, иллюстрируемая на фиг.2, аналогична ячейке, иллюстрируемой на фиг.1. Множество электродов предпочтительно представляют собой плоские пластины, отстоящие друг от друга на небольшом расстоянии, параллельные друг другу. На фиг.3 иллюстрируется ячейка, имеющая цилиндрические электроды 305а, 305b. Внешний электрод 305b окружает совмещенный с ним в осевом направлении внутренний электрод 305а. Одинаковое расстояние между электродами 305а, 305b составляет менее 5 мм, а зона взаимодействия коаксиально расположена между двумя электродами 305а, 305b. Хотя на фиг.3 иллюстрируется верхняя часть емкости 111, образованная пластмассовым колпаком 301, квалифицированным в этой области техники специалистам будет очевидно, что колпак 301 может быть использован в вариантах осуществления, иллюстрируемых на фиг.1 и 2, а в варианте осуществления, иллюстрируемом на фиг.3, может быть использована емкость 111, аналогичная той, которая иллюстрируется на фиг.1 и 2. Как показано на фиг.3, электроды могут иметь почти любую конфигурацию, например, они могут быть плоскими пластинами, стержнями, трубами и коаксиальными цилиндрами.

Электроды 105а, 105b, показанные на фиг.1 (или электроды 205a-d, показанные на фиг.2, или электроды 305а, 305b, показанные на фиг.3), соответственно соединены с клеммами 108а, 108b источника электропитания так, чтобы они могли принимать импульсный электрический сигнал от источника электропитания. Импульсный сигнал может быть почти любой формы и иметь поддающиеся изменению уровень тока, уровень напряжения, частоту и отношения рабочая токовая посылка/ бестоковая посылка (то есть отношение длительности одного импульса к интервалу между двумя последовательными импульсами). Например, источником электропитания, обеспечивающим электроды электропитанием, могут быть магистрали напряжением 110-12 В или аккумуляторная автомобильная батарея.

На фиг.4а, 4b и 4с иллюстрируются соответственно прямоугольный, пилообразный и треугольный импульсные сигналы, которые могут быть поданы на электроды 105а, 105b (или 205a-d или 305а, 305b) в соответствии с настоящим изобретением. Каждый из импульсных сигналов, иллюстрируемых на фиг.4а-4с, имеет отношение рабочая токовая посылка/бестоковая посылка, соответствующее отношению 1:1. Как показано на фиг.4b, пилообразный импульсный сигнал достигнет максимального напряжения только в конце длительности импульса. Как показано на фиг.4с, треугольный импульсный сигнал имеет низкое максимальное напряжение. Было установлено, что оптимальные результаты для получения водорода и кислорода в соответствии с настоящим изобретением получают, используя прямоугольный сигнал.

После инициирования импульсного сигнала из источника электропитания электроды 105а, 105b непрерывно и почти мгновенно генерируют пузыри водорода и кислорода из воды 110 в зоне 112 взаимодействия. Кроме того, пузыри могут генерироваться только при минимальном нагреве воды 110 или какой-либо другой части ячейки. Эти пузыри поднимаются в воде 110 и группируются в верхней части емкости 111.

Генерируемые пузыри не группируются вокруг или на электродах 105а, 105b и, таким образом, легко всплывают к поверхности воды 110. По этой причине нет необходимости во введении химического катализатора для увеличения проводимости раствора или уменьшения группирования пузырей вокруг или на электродах 105а, 105b. Таким образом, для генерирования водорода и кислорода в соответствии с настоящим изобретением необходима только водопроводная вода.

Газы, получаемые в емкости, автоматически повышают давление в системе (то есть давление в емкости увеличивается, благодаря генерированию газа, без необходимости применения воздушного насоса). Таким образом, отпадает необходимость соединения емкости 111 с дополнительным насосом, а получаемые газы не нужно транспортировать в емкости с избыточным давлением.

В соответствии с настоящим изобретением для обеспечения импульсного сигнала, имеющего только 12 В напряжения при силе токе 300 мА (3,6 Вт) требуется источник электропитания. Было установлено, что оптимальное количество водорода и кислорода получается, если импульсный сигнал имеет отношение рабочая токовая посылка/ бестоковая посылка, соответствующее 10:1, и частоту 10-250 кГц. При таких параметрах опытный образец ячейки, соответствующей настоящему изобретению, способен получать газ со скоростью нарастания давления, равной 1 фунт на квадратный дюйм в минуту (6,89 кПа/мин). В соответствии с этим ячейка, соответствующая настоящему изобретению, способна получать водород и кислород с очень высокой эффективностью и при небольших требованиях, предъявляемых к мощности.

Как указано выше, водород, получаемый в соответствии с вариантами осуществления, иллюстрируемыми на фиг.1-3, является ортоводородом. Как вполне очевидно квалифицированным в этой области техники специалистам, ортоводород является легко воспламенимым. По этой причине получаемый ортоводород может транспортироваться из емкости 111 через посредство клапана 102 и выпускной трубы 101 для использования устройством, например двигателем внутреннего сгорания.

вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей две пары электродов, соответствующих второму варианту осуществления настоящего изобретения.
вид сбоку ячейки для получения ортоводорода, содержащей пару цилиндрических электродов, соответствующих третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
диаграмма, иллюстрирующая прямоугольный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.
диаграмма, иллюстрирующая пилообразный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.
диаграмма, иллюстрирующая треугольный импульсный сигнал, который может генерироваться схемой, показанной на фиг.5, и подаваться к электродам, показанным на фиг.1-3.
принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая источник электропитания, который соединен с электродами, показанными на фиг.1-3.
вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и пару электродов, соответствующей четвертому варианту осуществления настоящего изобретения
вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и две пары электродов, соответствующей пятому варианту осуществления настоящего изобретения.
вид сбоку ячейки для получения по меньшей мере параводорода, содержащей спираль и пару цилиндрических электродов, соответствующей шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
принципиальная электрическая схема, иллюстрирующая источник электропитания, который соединен со спиралью и с электродами, иллюстрируемыми на фиг.6-8.

Заявляемое изобретение с адекватными электродами может генерировать водород и кислород достаточно быстро, чтобы подавать эти газы непосредственно в двигатель внутреннего сгорания или газотурбинный двигатель и непрерывно приводить в действие двигатель без накопления и хранения газов. Таким образом, он обеспечивает, приводимый в действие водородом/кислородом, двигатель, который является безопасным, поскольку не требует хранения газообразного водорода или кислорода.

На фиг.5 иллюстрируется характерный пример источника электропитания, предназначенного для генерирования импульсных сигналов постоянного тока, иллюстрируемых, например, на фиг.4а-4с, к электродам, иллюстрируемым на фиг.1-3. Как вполне очевидно квалифицированным в этой области техники специалистам, вместо иллюстрируемого источника электропитания может быт использован любой другой источник, который способен генерировать импульсные сигналы, описанные выше.

Источник электропитания, иллюстрируемый на фиг.5, содержит компоненты, характерные примеры которых и номинальные значения приведены ниже.

Автоколебательная схема NE555 или эквивалентная логическая схема

Резистор R2 10 кОм

Резистор R3 10 кОм

Резистор R4 10 кОм

Резистор R5 2,7 кОм

Резистор R6 2,7 кОм

Транзистор TR1 2N3904

Транзистор TR2 2N3904

Транзистор TR3 2N3055 или любой

быстродействующий,

высокотоковый

полупроводниковый

кремниевый

переключатель

Диод D2 1N4007

Конденсаторы (не показаны) Vcc развязывающие

конденсаторы

(при необходимости)

Автоколебательная схема соединена с базой транзистора TR1 через резистор R2. Коллектор транзистора TR1 соединен с источником напряжения Vcc через резистор R5, а с базой транзистора TR2 - через резистор R3. Коллектор транзистора TR2 соединен с источником напряжения Vcc через резистор R6, а с базой транзистора ТR3 - через резистор R4. Коллектор транзистора ТR3 соединен с одним из электродов ячейки и диодом D2. Эмиттеры транзисторов TR1, TR2, ТR3 соединены с землей. Резисторы R5 и R6 служат в качестве коллекторных нагрузок для транзисторов TR1 и TR2 соответственно. Ячейка служит в качестве коллекторной нагрузки для транзистора ТR3. Резисторы R2, R3, R4 служат для соответствующей гарантии насыщения транзисторов TR1, TR2, ТR3. Диод D2 защищает остальную схему от любой обратной электродвижущей силы, возбуждаемой в ячейке.

Автоколебательная схема используется для генерирования последовательности импульсов в определенное время и с определенным отношением рабочая токовая посылка/ бестоковая посылка. Такая последовательность импульсов подается на базу транзистора TR1 через резистор R2. Транзистор TR1 работает как инвертор. Таким образом, когда автоколебательная схема генерирует выходной импульс, напряжение базы транзистора TR1 повышается (то есть приближается к Vcc или логической единице). Следовательно, уровень напряжения коллектора транзистора TR1 понижается (то есть приближается к потенциалу земли или логическому нулю).

Транзистор TR2 также работает как инвертор. Когда напряжение коллектора транзистора TR1 понижается, напряжение базы транзистора TR2 также понижается, а транзистор TR2 выключается. Следовательно, напряжение коллектора транзистора TR2 и напряжение базы транзистора TR3 повышается. По этой причине транзистор ТR3 включается в соответствии с отношением рабочая токовая посылка/ бестоковая посылка, задаваемым автоколебательной схемой. Когда транзистор TR3 включен, один электрод ячейки соединен с Vcc, а другой соединен с землей через транзистор ТR3. Таким образом, транзистор TR3 может включаться (и выключаться) и по этой причине транзистор ТR3 эффективно служит в качестве выключателя электропитания для электродов ячейки.

На фиг.6-8 иллюстрируются дополнительные варианты осуществления ячейки, которые аналогичны вариантам осуществления, иллюстрируемым на фиг.1-3 соответственно. Однако каждый вариант осуществления, иллюстрируемый на фиг.6-8, дополнительно содержит спираль 104, расположенную над электродами, и клеммы 107 источника электропитания, соединенные со спиралью 104. Спираль 104 может, например, иметь размеры 57 см и 1500 витков. Спираль 104 расположена ниже поверхности воды 110.

Варианты осуществления, иллюстрируемые на фиг.6-8, дополнительно содержат необязательный переключатель 121, который может быть замкнут или разомкнут пользователем. Если переключатель 121 не замкнут, то ячейка имеет в основном конструкцию, аналогичную конструкции, иллюстрируемой на фиг.1-3, для получения ортоводорода и кислорода. Если переключатель 121 замкнут, то дополнительная спираль 104 делает ячейку способной получать кислород и либо (1) параводород, либо (2) смесь параводорода и ортоводорода.

Если переключатель 121 замкнут (или отсутствует), то спираль 104 соединена через клеммы 107 и переключатель 121 (или непосредственно соединена только через клеммы 107 с источником электропитания так, чтобы спираль 104 могла принимать импульсный сигнал. Как будет описано ниже, этот источник электропитания может быть образован схемой, иллюстрируемой на фиг.9.

Если спираль 104 и электроды 105а, 105b принимают импульсы, то возможно выделение пузырей параводорода или смеси параводорода и ортоводорода. Пузыри образуются и плывут к поверхности воды 110, как описано со ссылкой на фиг.1-3. При подаче на спираль импульсов большего тока получается большее количество параводорода. Кроме того, путем изменения напряжения спирали 104 можно получать большее или меньшее процентное соотношение ортоводород/параводород. Таким образом, посредством регулировки уровня напряжения, уровня тока и частоты (как описано ниже), подаваемых на спираль 104 (и таких параметров, как уровень напряжения, уровень тока, частота, отношение рабочая токовая посылка/ бестоковая посылка и форма сигнала на электродах 105а, 105b, как описано выше), можно регулировать состав газа, получаемого ячейкой. Например, простым отсоединением спирали 104 можно получать только кислород и ортоводород. Посредством подачи соответствующих импульсных сигналов на спираль 104 и электроды 105а, 105b можно также получать только кислород и параводород. Все преимущества и результаты, описанные со ссылкой на варианты осуществления, иллюстрируемые на фиг.1-3, могут быть в равной степени получены при применении вариантов осуществления, иллюстрируемых на фиг.6-8. Например, ячейки, иллюстрируемые на фиг.6-8, автоматически обеспечивают избыточное давление в системе, не требуют применения химического катализатора, сильно не нагревают воду 110 или ячейку, и получают большое количество газообразных водорода и кислорода при небольшой входной мощности без пузырей на электродах.

Прежде чем следующий импульс обеспечит прохождение электрического тока через спираль 104, должен пройти значительный период времени. Следовательно, частота импульсного сигнала намного меньше частоты, обеспечиваемой на электродах 105а, 105b. В соответствии с этим для получения оптимальных результатов при применении спирали 104, имеющей вышеуказанные размеры, частота импульсных сигналов может составлять 30 Гц, а предпочтительно 17-22 Гц.

Параводород является не столь легко воспламенимым, как ортоводород, следовательно, он представляет собой более медленно сгорающую разновидность водорода. Таким образом, если ячейка получает параводород, то этот параводород, поданный в соответствующее устройство, например варочный котел или топочную камеру, является источником энергии или тепла с более вялым пламенем.

На фиг.9 иллюстрируется характерный пример источника электропитания, предназначенного для обеспечения подачи импульсных сигналов постоянного тока, иллюстрируемых, например, на фиг.4а-4с, на электроды, иллюстрируемые на фиг.6-8. Кроме того, этот источник электропитания может обеспечивать подачу другого импульсного сигнала на спираль. Как вполне очевидно квалифицированному в этой области техники специалисту, иллюстрируемый источник электропитания может быть заменен любым другим источником электропитания, который способен генерировать импульсные сигналы, описанные выше, к электродам ячейки и спирали. В альтернативном варианте осуществления импульсные сигналы, подаваемые на электроды и на спираль, могут генерироваться двумя отдельными источниками электропитания.

Часть источника электропитания (автоколебательная схема, R2-R6, TR1-ТR3, D2), обеспечивающая подачу импульсного сигнала на электроды ячейки идентичны части, иллюстрируемой на фиг.5. Источник электропитания, иллюстрируемый на фиг.9, дополнительно содержит следующие компоненты соответствующих номинальных значений.

N-канальный делитель

мощности 4018ВРС или

эквивалентная

логическая схема

Моностабильная схема NE 554 или

эквивалентная

логическая схема

Резистор R1 10 кОм

Транзистор TR4 2N3055 или

любой

быстродействующий,

высокотоковый

полупроводниковый

кремниевый

переключатель

Диод D1 1N4007

Вход N-канального делителя мощности (называемого далее "делителем") соединен с коллектором транзистора TR1. Выход делителя соединен с моностабильной схемой, а выход моностабильной схемы соединен с базой транзистора TR4 через резистор R1. Коллектор транзистора TR4 соединен с одним концом спирали и диода D1. Другой конец спирали и диода D1 соединен с источником напряжения Vcc. Резистор R1 гарантирует, чтобы транзистор TR4 полностью насыщался. Диод D2 предотвращает возбуждение какой-либо обратной электродвижущей силы, генерируемой в спирали, приводящей к повреждению остальной цепи. Как иллюстрируется на фиг.6-8, переключатель 121 также может входить в состав цепи для обеспечения пользователя возможностью переключения между (1) ячейкой, которая генерирует ортоводород и кислород, и (2) ячейкой, которая генерирует по меньшей мере параводород и кислород.

Переключение коллекторного напряжения транзистора TR1 обеспечивает подачу импульсного сигнала к делителю. Делитель делит этот импульсный сигнал на N (где N - положительное целое число) для обеспечения импульсного выходного сигнала. Этот выходной сигнал используется для запуска моностабильной схемы. Моностабильная схема восстанавливает длительность импульса так, чтобы она становилась адекватной. Выходной сигнал моностабильной схемы подается на базу транзистора TR4 через резистор R1 для включения или выключения транзистора TR4. Если транзистор TR4 включен, то спираль соединена между Vcc и землей. Если транзистор TR4 отключен, то спираль отсоединена от остальной цепи. Как описано со ссылкой на фиг.6-8, частота импульсного сигнала обеспечивает переключение спирали со скоростью предпочтительно в диапазоне 17-22 Гц, то есть намного ниже, чем частота импульсного сигнала, подаваемого на электроды.

Как показано выше, не требуется, чтобы цепь (делитель, моностабильная схема, R1, TR4, D1), обеспечивающая импульсный сигнал к спирали, была соединена с цепью (автоколебательная схема, R2-R6, TR1-TR3, D2), обеспечивающей импульсный сигнал к электродам. Однако соединение этих цепей таким образом обеспечит простоту инициирования импульсного сигнала к спирали.

Был успешно изготовлен рабочий опытный образец, соответствующий настоящему изобретению, который адекватно работал с оптимальными параметрами, характерные значения которых приведены выше, для генерирования ортоводорода, параводорода и кислорода из воды. Выходной газ, генерируемый опытным образцом, по трубе подавался к входному отверстию коллектора небольшого одноцилиндрового бензинового двигателя со снятым карбюратором и, таким образом, успешно обеспечивал работу такого двигателя без применения какого-либо бензина.

Квалифицированным специалистам в этой области техники будут вполне очевидны дополнительные преимущества и модификации описанных вариантов осуществления настоящего изобретения. По этой причине настоящее изобретение не ограничено определенными деталями и характерными устройствами, показанными и описанными в этой заявке. В соответствии с этим, без отклонения от сущности или объема настоящего изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения, могут быть сделаны различные модификации.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения водорода, предусматривающий обеспечение емкости, наполнение емкости, по меньшей мере, частично жидкостью, содержащей воду и, которая, по существу, лишена химического катализатора, погружение пары электродов в жидкость, расположение указанных электродов на расстоянии 5 мм или менее друг от друга и приложение импульсного электрического сигнала к одному из указанных электродов после их погружения и расположения, причем импульсный электрический сигнал имеет частоту в диапазоне 10-250 кГц для генерирования водорода.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкости, по существу, отсутствует химический катализатор.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкости, по существу, отсутствует гидроокись калия и гидроокись натрия.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал имеет отношение рабочая токовая посылка/бестоковая посылка, находящееся в диапазоне приблизительно 1:1-10:1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал имеет напряжение приблизительно 12 В и силу тока 300 мА.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что частота импульсного электрического сигнала является переменной.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает обеспечение устройства, имеющего входное отверстие, соединенное с выходным отверстием емкости, причем указанное устройство выбирают из группы, содержащей двигатель внутреннего сгорания, поршневой двигатель, газотурбинный двигатель, сушильную печь, нагревательный прибор, топочную камеру, перегонный аппарат, водоочистную установку и водородную/кислородную форсунку, и управление устройством.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает размещение спирали в емкости и приложение к спирали второго импульсного электрического сигнала.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал является импульсным электрическим сигналом переменного напряжения.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал является прямоугольным сигналом.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал является пилообразным сигналом.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что импульсный электрический сигнал является треугольным сигналом.

13. Устройство для получения водорода, содержащее емкость для содержания жидкости, включающей воду и которая, по существу, лишена химического катализатора, а также пару электродов, расположенных в емкости на расстоянии 5 мм или менее друг от друга, источник электропитания, соединенный с электродами, для приложения импульсного электрического сигнала к одному из указанных электродов, причем указанный импульсный электрический сигнал имеет частоту в диапазоне приблизительно 10-250 кГц, при этом электроды погружены в указанную жидкость.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит спираль, расположенную в емкости, и второй источник электропитания, соединенный со спиралью для приложения к ней второго импульсного электрического сигнала.

15. Устройство по п.13 или 14, отличающееся тем, что импульсный электрический сигнал имеет отношение рабочая токовая посылка/бестоковая посылка, находящееся в диапазоне приблизительно 1:1-10:1.

Версия для печати


вверх