背景技術(shù):
迄今為止,各種動(dòng)力(風(fēng)力,河水、海水流動(dòng)的作用力等)制氫都是首先用動(dòng)力帶動(dòng)發(fā)電機(jī),再用電能制氫。這種方式不僅僅設(shè)備復(fù)雜,而且效率也低。自然界動(dòng)力制氫是一種重要的綠色能源。為此,本發(fā)明提出一種新的動(dòng)力制氫的方式。按這種方式,不僅僅動(dòng)力制氫設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低,而且效率高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的物理基礎(chǔ)是,等離子體或電解質(zhì)溶液中的正、負(fù)離子在作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),受到洛倫茲力,因此正、負(fù)離子的加速度方向相反。這樣,容器中的正、負(fù)離子將運(yùn)動(dòng)到兩個(gè)相對(duì)的容器壁上,作切割磁力線運(yùn)動(dòng)電解質(zhì)溶液可作為電源。另一方面,當(dāng)正、負(fù)離子到達(dá)的容器壁上固定有電極,并將這兩個(gè)電極連通時(shí),到達(dá)電極的氫離子或其它正離子將結(jié)合電子變成氫原子或其它原子,到達(dá)電極的負(fù)離子將失去電子而變成原子,進(jìn)而原子結(jié)合為分子后逸出。這樣,就直接用動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電解質(zhì)溶液或磁鐵制取氫氣,而不必將動(dòng)力首先用于發(fā)電,再用電制氫。
本發(fā)明第一種特征是,這種磁場(chǎng)制氫方法是,用動(dòng)力使電解質(zhì)溶液做切割磁力線的、相對(duì)于磁鐵的運(yùn)動(dòng),電解質(zhì)溶液中的正、負(fù)離子由于洛倫茲力而產(chǎn)生的加速度方向相反,用導(dǎo)線連結(jié)正、負(fù)離子到達(dá)的電極,正離子到達(dá)的電極產(chǎn)生氫氣;相應(yīng)的裝置由兩個(gè)主要部分構(gòu)成,一部分是產(chǎn)生磁場(chǎng)的永久磁鐵或電磁鐵;一部分是填充有電解質(zhì)溶液的容器;磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)垂直穿過(guò)電解質(zhì)溶液;磁鐵和電解質(zhì)溶液在動(dòng)力帶動(dòng)下作相對(duì)運(yùn)動(dòng),在正、負(fù)離子達(dá)到的容器壁上分別固定有電極,這兩個(gè)電極由導(dǎo)線連通;在正、負(fù)離子達(dá)到的容器壁上有連接出氣管的出氣口;這里所說(shuō)的動(dòng)力可以是風(fēng)力或水流動(dòng)的作用力。
正離子到達(dá)的出氣口放出氫氣,另一出氣口放出氧氣及其它氣體。氫氣出氣管連通到水池,經(jīng)過(guò)水凈化后,氫氣儲(chǔ)存在氫氣罐中。氧氣及其它氣體出氣管也連通到水池,氧氣釋放到大氣中,其它氣體可溶解在水或堿溶液中,處理后可重新使用。
本發(fā)明第二種特征是,電解質(zhì)溶液不動(dòng),磁鐵運(yùn)動(dòng),從而電解質(zhì)溶液作切割磁力線的相對(duì)運(yùn)動(dòng);一種方式是,填充有電解質(zhì)溶液的容器是圓環(huán)形,垂直于圓環(huán)的切面是矩形,在圓環(huán)的上、下兩面固定有磁極相反的磁鐵,磁力線垂直于、并穿過(guò)環(huán)面,而磁鐵繞垂直于環(huán)面的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng);固定在容器上、下兩面磁鐵也是圓環(huán)形,其圓環(huán)內(nèi)、外半徑分別與容器圓環(huán)的內(nèi)、外半徑相同。如圖1、2所示。
本發(fā)明第三種特征是,電解質(zhì)在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)下作切割磁力線的運(yùn)動(dòng),而磁鐵靜止;一種方式是,容器靜止,而電解質(zhì)由于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)在容器中流動(dòng);另一種方式是,其中的容器和磁鐵 的形狀與上述第二種特征中的容器和磁鐵的形狀相同,結(jié)構(gòu)也相同,但容器繞垂直于環(huán)面的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)容器與磁鐵靜止,而溶液在容器中流動(dòng)時(shí),容器形狀有多種形式。例如,可以是回針形,矩形或圓環(huán)形。
本發(fā)明第四種特征是,固定在容器壁上的兩個(gè)電極之間也可以連接輔助直流電源,電源的正極與負(fù)離子到達(dá)的電極連通,電源的負(fù)極與正離子到達(dá)的電極連通,一種輔助電源是太陽(yáng)能電池或溫差發(fā)電電源。這樣,可以將多種能源充分利用,提高效率。
此外,應(yīng)該盡可能讓日光照射電解質(zhì)溶液,或用各種余熱加溫電解質(zhì),使其中電解質(zhì)更多地電離,并使離子脫離絡(luò)合水分子。
本發(fā)明第五種特征是,在容器上固定有兩個(gè)進(jìn)水管和一個(gè)帶有閥門的出水管,一個(gè)進(jìn)水管連通到補(bǔ)水裝置,另一個(gè)進(jìn)水管和出水管連通到溶液循環(huán)裝置。
通過(guò)進(jìn)水管可以補(bǔ)充水分,保持溶液濃度和體積;溶液循環(huán)可以保持容器中溶液溫度。
本發(fā)明第六種特征是,可以將N個(gè)電解質(zhì)溶液容器和(N+1)個(gè)磁鐵相間放置,容器兩側(cè)磁鐵的磁極相反,如圖3所示;這些容器可以連通,也可以不連通;在垂直于磁力線方向,磁鐵剖面的形狀與電解質(zhì)溶液容器剖面的形狀相同。這樣結(jié)構(gòu)可以充分利用磁鐵。
本發(fā)明第七種特征是,磁鐵或容器的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一種是磁懸浮轉(zhuǎn)軸。這種轉(zhuǎn)軸摩擦阻力很小。
附圖說(shuō)明 圖1是圓環(huán)形磁鐵或容器的環(huán)面剖面圖;圖2是圓環(huán)形磁鐵或容器的垂直于環(huán)面剖面圖;圖3是3個(gè)圓環(huán)形磁鐵和兩個(gè)圓環(huán)形容器組合在一起、在垂直方向的剖面圖。圖中1、2是出氣口;3是進(jìn)水管,4是出水管;5是中心轉(zhuǎn)軸,6是帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸的傳動(dòng)輪。
具體實(shí)施方式 取三個(gè)形狀和場(chǎng)強(qiáng)都相同的圓環(huán)形磁鐵。磁場(chǎng)方向垂直于環(huán)面,磁鐵圓環(huán)面內(nèi)徑30cm,外徑40cm,磁鐵高5cm。將磁鐵如圖3放置,在垂直方向間隔6cm、環(huán)面中心軸重合、磁極方向相同。三個(gè)磁鐵都固定到帶有傳動(dòng)輪6的中心軸上。
取兩個(gè)圓環(huán)形電解質(zhì)溶液容器,其環(huán)面與磁鐵相同,高4cm。在垂直于環(huán)面、大圓及小圓的內(nèi)側(cè)壁上固定有耐HCl腐蝕的電極,將兩個(gè)電極連結(jié)。容器中填充有濃度為37%的HCl溶液。
將兩個(gè)容器分別平行于磁鐵放置到三個(gè)磁鐵的兩個(gè)空隙之間,每個(gè)容器的底面距其下面磁鐵1mm,距其上面磁鐵9mm,容器環(huán)面的中心軸與磁鐵環(huán)面中心軸5重合。調(diào)整好位置后,將其固定。
在每個(gè)容器上環(huán)面靠近內(nèi)圓及外圓處等間距地各開有6個(gè)直徑7mm的出氣口1和2。出氣口1和2都連接有外徑7mm、內(nèi)徑6mm出氣管(圖中未畫出)。磁鐵順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),出氣口 1放出氫氣,出氣口2放出氯氣。氫氣出氣管連通到水池(圖中未畫出),經(jīng)過(guò)水凈化后,氫氣儲(chǔ)存在氫氣罐中。氯氣出氣管連通到水罐(圖中未畫出),氯氣重新溶解在水中,生成鹽酸,處理后再用。
在每個(gè)容器靠近上環(huán)面和下環(huán)面處各附加有兩個(gè)直徑為5mm進(jìn)水管3和一個(gè)裝有閥門的出水管4。一個(gè)進(jìn)水管連通到補(bǔ)水裝置,另一個(gè)進(jìn)水管和出水管連通到溶液循環(huán)裝置。
用風(fēng)力帶動(dòng)傳動(dòng)輪,當(dāng)3個(gè)磁鐵能以每秒100轉(zhuǎn)以上速度旋轉(zhuǎn)時(shí),出氣口1、2分別放出氫氣和氯氣。這樣,不經(jīng)過(guò)動(dòng)能轉(zhuǎn)化電能的過(guò)程,就能直接用動(dòng)力制取氫氣。設(shè)備簡(jiǎn)潔而廉價(jià)。