La méthode proposée est basée sur les éléments suivants:
- La liaison électronique entre les atomes d'hydrogène et d'oxygène s'affaiblit proportionnellement à l'augmentation de la température de l'eau. Ceci est confirmé par la pratique lors de la combustion de charbon sec. Avant de brûler du charbon sec, il est versé avec de l'eau. Le charbon humide donne plus de chaleur, brûle mieux. Cela est dû au fait qu'à une température de combustion élevée du charbon, l'eau se décompose en hydrogène et en oxygène. L'hydrogène brûle et donne des calories supplémentaires au charbon, et l'oxygène augmente le volume d'oxygène dans l'air dans le four, ce qui contribue à une combustion meilleure et complète du charbon.
- La température d'inflammation de l'hydrogène est de 580 à 590 degrés Celsius, la décomposition de l'eau doit être inférieure au seuil d'inflammation de l'hydrogène.
- La liaison électronique entre les atomes d'hydrogène et d'oxygène à une température de 550 degrés Celsius est encore suffisante pour former des molécules d'eau, mais les orbites des électrons sont déjà déformées, la liaison avec les atomes d'hydrogène et d'oxygène est affaiblie. Pour que les électrons quittent leurs orbites et que la liaison atomique entre eux se désintègre, les électrons doivent ajouter plus d'énergie, mais pas de chaleur, mais l'énergie d'un champ électrique à haute tension. Ensuite, l'énergie potentielle du champ électrique est convertie en énergie cinétique de l'électron. La vitesse des électrons dans un champ électrique à courant continu augmente proportionnellement à la racine carrée de la tension appliquée aux électrodes.
- La décomposition de la vapeur surchauffée dans un champ électrique peut se produire à une faible vitesse de vapeur, et une telle vitesse de vapeur à une température de 550 degrés Celsius ne peut être obtenue que dans un espace ouvert.
- Pour obtenir de l'hydrogène et de l'oxygène en grande quantité, il est nécessaire d'utiliser la loi de conservation de la matière. De cette loi il découle: dans quelle quantité l'eau s'est décomposée en hydrogène et oxygène, dans la même quantité que nous obtenons de l'eau en oxydant ces gaz.
La possibilité de réaliser l'invention est confirmée par des exemples réalisés dans trois variantes d'installations.
Les trois variantes d'installations sont fabriquées à partir des mêmes produits cylindriques uniformes à partir de tuyaux en acier.
Première option
Fonctionnement et dispositif de l'installation de la première option (schéma 1)
Dans les trois versions, le fonctionnement des installations commence par la préparation de vapeur surchauffée dans un espace ouvert avec une température de vapeur de 550 degrés Celsius. L'espace ouvert fournit une vitesse le long du circuit de décomposition de vapeur jusqu'à 2 m / s.
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La vapeur surchauffée est préparée dans un tube / démarreur / en acier résistant à la chaleur, dont le diamètre et la longueur dépendent de la puissance de l'installation. La puissance de l'installation détermine la quantité d'eau décomposée, en litres / s.
Un litre d'eau contient 124 litres d'hydrogène et 622 litres d'oxygène, en termes de calories, c'est 329 kcal.
Avant de commencer l'installation, le démarreur est réchauffé de 800 à 1000 degrés Celsius / le réchauffement se fait de quelque manière que ce soit /.
Une extrémité du démarreur est obturée par une bride à travers laquelle l'eau dosée pour la décomposition est fournie à la puissance calculée. L'eau dans le démarreur chauffe jusqu'à 550 degrés Celsius, s'écoule librement de l'autre extrémité du démarreur et entre dans la chambre de décomposition, à laquelle le démarreur est bridé.
Dans la chambre de décomposition, la vapeur surchauffée est décomposée en hydrogène et en oxygène par un champ électrique créé par des électrodes positives et négatives, auxquelles est alimenté un courant continu avec une tension de 6000 V. Le corps de la chambre lui-même / tuyau / sert d'électrode positive, et un tuyau en acier à paroi mince monté sur le centre du boîtier, sur toute la surface duquel se trouvent des trous d'un diamètre de 20 mm.
Le tube-électrode est une grille qui ne doit pas créer de résistance pour que l'hydrogène pénètre dans l'électrode. L'électrode est fixée au corps du tuyau sur des traversées et une haute tension est appliquée au même accessoire. L'extrémité du tube d'électrode négative est terminée par un tube électriquement isolant et résistant à la chaleur pour que l'hydrogène s'échappe à travers la bride de la chambre. Sortie d'oxygène du corps de la chambre de décomposition par un tuyau en acier. L'électrode positive / le corps de la caméra / doit être mis à la terre et le pôle positif de la source d'alimentation CC doit être mis à la terre.
Le rendement en hydrogène par rapport à l'oxygène est de 1: 5.
Deuxième option
Fonctionnement et disposition de l'installation selon la deuxième option (schéma 2)
L'installation de la deuxième version est conçue pour obtenir une grande quantité d'hydrogène et d'oxygène du fait de la décomposition parallèle d'une grande quantité d'eau et de l'oxydation des gaz dans les chaudières pour obtenir de la vapeur de travail haute pression pour les centrales fonctionnant à l'hydrogène / ci-après WPP /.
Le fonctionnement de l'installation, comme dans la première version, commence par la préparation de vapeur surchauffée dans le démarreur. Mais ce démarreur est différent de la 1ère version. La différence réside dans le fait qu'une branche est soudée à l'extrémité du démarreur, dans laquelle un interrupteur à vapeur est monté, qui a deux positions - «démarrer» et «travailler».
La vapeur d'eau obtenue dans le démarreur pénètre dans l'échangeur de chaleur, qui est conçu pour ajuster la température de l'eau récupérée après oxydation dans la chaudière / K1 / à 550 degrés Celsius. L'échangeur de chaleur / To / est un tuyau, comme tous les produits de même diamètre. Des tuyaux en acier résistant à la chaleur sont montés entre les brides des tuyaux, à travers lesquels passe la vapeur surchauffée. Les tubes sont alimentés en eau par un système de refroidissement fermé.
Depuis l'échangeur de chaleur, la vapeur surchauffée pénètre dans la chambre de décomposition, exactement comme dans la première version de l'installation.
L'hydrogène et l'oxygène de la chambre de décomposition pénètrent dans le brûleur de la chaudière 1, dans lequel l'hydrogène est allumé par un briquet - une torche est formée. La torche, circulant autour de la chaudière 1, y crée une vapeur de travail à haute pression. La queue de la torche de la chaudière 1 entre dans la chaudière 2 et avec sa chaleur dans la chaudière 2 prépare la vapeur pour la chaudière 1. L'oxydation continue des gaz commence le long du circuit entier des chaudières selon la formule bien connue:
En raison de l'oxydation des gaz, l'eau est réduite et la chaleur est libérée. Cette chaleur est collectée dans l'installation par les chaudières 1 et 2, convertissant cette chaleur en vapeur de travail haute pression. Et l'eau récupérée à haute température entre dans l'échangeur de chaleur suivant, de là à la chambre de décomposition suivante. Cette séquence de transition de l'eau d'un état à un autre se poursuit autant de fois qu'il est nécessaire pour recevoir l'énergie de cette chaleur collectée sous forme de vapeur de travail pour assurer la capacité de conception du WPP.
Après que la première portion de vapeur surchauffée contourne tous les produits, donne au circuit l'énergie calculée et laisse la dernière dans le circuit de chaudière 2, la vapeur surchauffée est dirigée à travers le tuyau vers l'interrupteur de vapeur monté sur le démarreur. Le commutateur de vapeur de la position «démarrage» est transféré à la position «travail», après quoi il entre dans le démarreur. Le démarreur est éteint / eau, chauffage /. Du démarreur, la vapeur surchauffée entre dans le premier échangeur de chaleur et de là dans la chambre de décomposition. Un nouveau tour de vapeur surchauffée commence le long du circuit. A partir de ce moment, le contour de décomposition et de plasma se referme sur lui-même.
L'eau n'est consommée par l'installation que pour la formation de vapeur de travail haute pression, qui est prélevée sur le flux de retour du circuit de vapeur d'échappement après la turbine.
L'inconvénient des centrales électriques pour les parcs éoliens est leur encombrement. Par exemple, pour un parc éolien d'une capacité de 250 MW, il est nécessaire de décomposer simultanément 455 litres d'eau par seconde, ce qui nécessitera 227 chambres de décomposition, 227 échangeurs de chaleur, 227 chaudières / K1 /, 227 chaudières / K2 /. Mais une telle encombrement ne sera justifiée au centuple que par le fait que seule l'eau sera le carburant du parc éolien, sans parler de la propreté environnementale du parc éolien, de l'énergie électrique bon marché et de la chaleur.
Troisième option
3ème version de la centrale (schéma 3)
C'est exactement la même centrale que la seconde.
La différence entre eux est que cette installation fonctionne en permanence à partir d'un démarreur, la décomposition de la vapeur et la combustion de l'hydrogène dans le circuit d'oxygène ne sont pas fermées sur elle-même. Le produit final de l'installation sera un échangeur de chaleur avec une chambre de décomposition. Cette disposition des produits permettra de recevoir, en plus de l'énergie électrique et de la chaleur, également de l'hydrogène et de l'oxygène ou de l'hydrogène et de l'ozone. La centrale électrique de 250 MW, lorsqu'elle fonctionne à partir du démarreur, consommera de l'énergie pour réchauffer le démarreur, de l'eau 7,2 m3 / h et de l'eau pour la formation de vapeur de travail 1620 m3 / h / l'eau est utilisée à partir de la boucle de retour de vapeur d'échappement /. Dans la centrale électrique du parc éolien, la température de l'eau est de 550 ° C. Pression de vapeur 250 at. La consommation d'énergie pour créer un champ électrique par chambre de décomposition sera d'environ 3600 kW / h.
La centrale de 250 MW, lors de la mise en place des produits sur quatre étages, occupera une surface de 114 x 20 m et une hauteur de 10 m, à l'exclusion de la zone pour une turbine, un générateur et un transformateur de 250 kVA - 380 x 6000 V.
L'INVENTION A LES AVANTAGES SUIVANTS
- La chaleur générée par l'oxydation des gaz peut être utilisée directement sur place, et l'hydrogène et l'oxygène sont obtenus en utilisant de la vapeur résiduelle et de l'eau de procédé.
- Faible consommation d'eau lors de la production d'électricité et de chaleur.
- La simplicité du chemin.
- Économies d'énergie significatives il ne sert qu'à réchauffer le démarreur au régime thermique établi.
- Productivité élevée du processus, car la dissociation des molécules d'eau prend des dixièmes de seconde.
- Explosion et sécurité incendie de la méthode, car dans sa mise en œuvre, il n'y a pas besoin de conteneurs pour collecter l'hydrogène et l'oxygène.
- Pendant le fonctionnement de l'installation, l'eau est purifiée plusieurs fois, transformée en eau distillée. Cela élimine les sédiments et le tartre, ce qui augmente la durée de vie de l'installation.
- L'installation est en acier ordinaire; à l'exception des chaudières en aciers résistants à la chaleur avec revêtement et blindage de leurs parois. Autrement dit, aucun matériau spécial coûteux n'est requis.
L'invention peut trouver une application dans l'industrie en remplaçant les hydrocarbures et le combustible nucléaire dans les centrales électriques par de l'eau bon marché, répandue et respectueuse de l'environnement, tout en maintenant la puissance de ces centrales.
PRÉTENDRE
Procédé de production d'hydrogène et d'oxygène à partir de vapeur d'eau, comprenant le passage de cette vapeur à travers un champ électrique, caractérisé en ce que de la vapeur d'eau surchauffée avec une température de 500 à 550 degrés Celsius est utilisée, passée à travers un champ électrique à courant continu à haute tension pour dissocier la vapeur et la diviser en atomes d'hydrogène et l'oxygène.
