ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2078152
ФОТОЛИЗЕР ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ ВОДЫ
Имя изобретателя: Мишин Александр Михайлович
Имя патентообладателя: Мишин Александр Михайлович
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1992.04.24
Использование: разложение воды с получением водорода и кислорода. Сущность
изобретения: фотолизер содержит ячейку с линзой, мембрану, выполненную двухслойной
каталитической в виде усеченного конуса, обращенного меньшим основанием к линзе, со
стороны линзы мембрана выполнена в виде катода из пластины, а с противоположной
стороны - в виде анода из гафния, при этом анод и катод спаяны между собой, а их
поверхностные слои выполнены дисперсными.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство относится к устройствам для разложения воды с получением водорода
и кислорода и может использоваться в приборах для обнаружения источников
инфракрасного излучения (и.и.). Известные полупроводниковые фотокаталитические
системы сочетают в себе свойства электрических солнечных батарей и устройства для
электролиза воды.
Такие устройства содержит электролит, полупроводниковый фотоанод,
металлический катод. Энергия света преобразуется в электроэнергию в результате
внутреннего фотоэффекта. Используется видимая часть солнечного спектра с КПД до 1,5%
Фотоанод маслоустойчив в кислотно-щелочных средах, так как подвергается коррозии.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для фотолиза
воды, содержащее ячейку, заполненную раствором NaOH, разделенную на анодное и катодное
пространство с оснащенным фотокаталитическим анодом из полупроводника "П" типа и
никелевого электрода, покрытого моноокисью никеля. Вместо никеля можно использовать
платиновый катод.
|
На фиг. 1 изображен разрез фотолизера для разложения воды.
Фотолизер смонтирован в корпусе 1 с прозрачным для инфракрасного излучения
окном с двояковыпуклой линзой из флюорита 2 и заполнен 1%-ным раствором гидроокиси
натрия. В верхней части корпус выполнен в виде опрокинутых воронок с кранами для
выделяющихся газов 3: O2 и H2. Электролит делится каталитической мембраной 4
на катодную часть 5 и анодную часть 6. Мембрана 4 выполнена из спаянных пластин: платины
катодная стороны 7 и гафния анодная сторона 8. Мембрана 4 имеет форму усеченного конуса,
срезанная вершина которого 9 максимально приближена к линзе из флюорита 2 для
уменьшения толщины водного раствора электролита, так как вода почти полностью
поглощает весь инфракрасный спектр. Срезанная вершина конуса 9 покрыта слоем
дисперсной платины, а противоположная сторона 10 покрыта слоем дисперсного гафния.
|
Электрохимическая замкнутая цепь из двух спаянных инертных металлов имеет
наибольшую внешнюю контактную разность потенциалов в 1%-ном щелочном электролите.
Облучают инфракрасным светом отрицательно заряженную сторону окислительно-восстановительного
катализатора катодную часть, выполненную из платины. Поверхность каталитической
мембраны должна иметь "острия" иглы или "усы", получаемые в процессе
восстановления металлов из окислов водородом или электролитическим их осаждением,
например платинированная пластина, гафнированный гафний. В случае незначительного
скачка положительного потенциала напряжение на острие увеличивается свыше 30000 вольт/СМ
и происходит стекание электрона. Это автоэлектронная эмиссия или несамостоятельный
разряд в присутствии внешнего "ионизатора" инфракрасного излучения.
Каталитическая мембрана имеет энергию в виде контактной разности потенциалов (КРП) и
устанавливает электрический контакт между слоями гидратированных, разноименно
заряженных ионов, катодом и анодом в виде двух последовательно соединенных
электрических конденсаторов.
Инфракрасное излучение /и. и./ поглощается дигидратируемыми молекулами воды и
создает на ионных обкладках разницу потенциалов в 2, 2В, вызывает скачок потенциала
между обкладками конденсатора в десятки миллионов В/см. Происходит холодная эмиссия
электрона с катодом на положительный ион и разряд отрицательного иона на анод.
Внешне неизмененный катализатор 
изменяет во время синхронно с частотой инфракрасного излучения свою (КРП) от 1,8 В до
"0" В и работу выхода электрона из Pt от 5,3 В до 4,4 В, из Hf от 3,5 В до 4,4 В и передает
электрон от отрицательного иона к положительному.
Аналоги изобретения работают на полупроводниковом фотоаноде, а образующийся в
заявленном устройстве электронно-дырочный ток разлагает воду. КПД у них до 1,5% у
фотолизера до 30%
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фотолизер для разложения воды, содержащий ячейку с линзой, разделенную
мембраной на анодное и катодное пространства соответственно с анодом и катодом, и
патрубками вывода кислорода и водорода, источник света, отличающийся тем, что
мембрана выполнена двухслойной каталитической в виде усеченного конуса,
обращенного меньшим основанием к линзе, со стороны линзы мембрана выполнена в виде
катода из платины, а с противоположной стороны в виде анода из гафния, при этом анод и
катод спаяны между собой, а их поверхностные слои выполнены дисперсными.
Версия для печати
Дата публикации 27.02.2007гг
вверх
|
