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Erfindung
Russische Föderation Patent RU2074460

WANDLER Wärme direkt in elektrische

WANDLER Wärme direkt in elektrische

Name des Erfinders:. Grishin VK; Abend AA. VV Sinyavsky
Der Name des Patentinhabers: Rocket and Space Corporation "Energia" im.S.P.Koroleva
Adresse für die Korrespondenz:
Startdatum des Patents: 1994.10.04

Verwendung: Stand-alone-Energiequellen, Abfall Wärme-Wandler. Der erfindungsgemäße Wärmeenergiewandler umfasst ein abgedichtetes Gehäuse geteilt Ionenaustauschmembran in zwei Kammern mit zweiatomigen Gas gefüllt, Dissoziieren erhitzt in einem einatomigen Gas. Zu beiden Seiten der gasdurchlässigen Membran benachbarten Elektroden mit Strom führenden versehen. Eine der Kammern ist mit einem Wärmeversorgungssystem zur Verfügung gestellt, und die anderen - die Wärmeabfuhr System. Jod, Fluor, Chlor, Brom: Da das Membranmaterial wird aus ionenleitenden Elektrolyten durch atomares Gas dissoziiert sowie zweiatomigen Gas ausgewähltes Gas mit einer niedrigen Energie von Dissoziation, beispielsweise Halogene, ausgewählt.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf Stromquellen mit direkte Umwandlung von Wärme in Strom und verwendet werden kann , in sich geschlossene Stromquelle zu fossilen Brennstoffen und bei der Schaffung von High-Wärme Verwerter, zum Beispiel Abgase und Rauch zu schaffen.

Bekannte Maschinen und bearbeitungs oder direkt Wandler von Wärmeenergie in elektrische Energie [1] Maschine Wandler enthält Dampfturbine und Gasturbinenkraftwerke, sondern auch Verbrennungsmotoren, Motoren Stivlinga, Kolbenexpansionsmaschine. Die wichtigsten Arten von direkten Wärmewandler sind thermoelektrische Energie, thermionische und MHD. Neben den bekannten Wärmewandler und andere Wandler von Primärenergie, ist Brennstoffzellen die chemische oder elektrochemische Generatoren und Licht Photovoltaik.

Die am nächsten an der Erfindung durch die technische Wesen ist ein Wandler in Form von Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle [2] Der Wandler besteht aus zwei durch eine Ionenaustauschmembran zu den Seitenflächen getrennte Kammern, die an Elektroden in einem Gitter gebildet gedrückt werden. Die Elektroden sind mit Stromkollektoren verbunden ist. Auf einer Seite der Membran ist eine Wasserleitung, die andere Sauerstoff. Von der kislopodnogo Elektrode Dochte sind zum Austragen Wasser und ein Rohr, in dem Kühlwasser zirkuliert gebildet. Wasserstoff und Sauerstoff Fächer sind nicht verbunden. All dies liegt innerhalb des Gehäuses. Einige derartige Elemente sind elektrisch in dem Brennstoffzellenstapel geschaltet

Dieses Element ist ein Konverter von Ihrem Wärmeverbrauch, die begrenzten Ressourcen und Energieverbrauch führt.

Technische Ergebnis erreicht die Erfindung verwendet, ist eine lange Lebensdauer zu schaffen, hohem Abbrand und die Verwendung von Wärmeenergie durch irgendwelche Mittel erzeugt werden, einschließlich erzielbaren.

Wobei die technische Ergebnis durch die Wärmeenergiewandler in elektrische Energie direkt erreicht wird, ein abgedichtetes Gehäuse, das in zwei Kammern unterteilt mit gasförmigen Substanzen gefüllt sind, zwischen denen beiden eine ionendurchlässige Membran auf der Seite angeordnet ist, deren Oberflächen hat mit Strom führenden und einer der Kammern vorgesehenen Elektroden mit einem Wärmeentfernungssystem vorgesehen ist, wobei eine der Kammern mit einer Wärmeversorgungssystem vorgesehen ist, kommunizieren die beiden Kammern miteinander und mit dem gleichen Gas wie die ausgewählte zweiatomigen Gases, das während des Erhitzens dissoziiert in einatomigen Gas und Elektrolyt-Ionenleitfähigkeit als das Material der Ionentransportmembran ausgewählt gefüllt durch dissoziiertem atomarem Gas zweiatomigen Gas ausgewählt.

Die Zeichnung zeigt ein Diagramm der Wärmeenergie direkt in elektrische Wandler.

WANDLER Wärme direkt in elektrische

Wärmeenergie direkt in elektrische Wandler umfasst ein Gehäuse 1, Teil 2 davon als System teplopodvodyaschey solche Kammer oder Gas beheizten Wärmeträgerflüssigkeit ausgebildet ist, kann die Kammer in einer Verbrennungskammer durchgeführt werden. Die Ionenaustauschmembran 3 unterteilt den Innenraum innerhalb des Gehäuses 1 in zwei Kammern 4 und erhitzt gekühlt 5. Auf beiden Seiten der Membran 3 sind mit ihr gasdurchlässigen Elektroden 6 und 7, beispielsweise in Form eines Gitters in Kontakt gebracht wird, von denen jeder mit isolierten Strom vorgesehen aus dem Gehäuse führenden 1 8 und 9 dass kalte Ende 10 durch enge jenseits des Körpers 1. die Kammer zurückgezogen 5 mit einem Wärmeentfernungssystem 11 vorgesehen ist, die mit Zirkulation von Kühlmittel zur Verfügung gestellt werden kann, basierend auf Heatpipe oder ein wärmeabgebenden Rippen. 4 und 5 Fach zweiatomigen Gases, wie Jod gefüllt. Die Fächer 4 und 5 miteinander in Verbindung stehen, wie beispielsweise ein Rohr, den Schlitz 12 in kapillaren Ionenaustauschmembran oder in einer separaten Einheit, die in Form eines Rückschlagventils oder Drossel vorgenommen werden können.

WANDLER Wärme direkt in elektrische
Funktioniert wie folgt

Wärme aus dem wärmeleitenden System zwei Läufen in einem zweiatomigen Gasraum 4. Während der Erwärmung ab einer bestimmten Temperatur beginnt zweiatomigen Gas einatomigen Gas zu trennen, um die spezifische Wärme der Dissoziation von zweiatomigen Gas eine Wärmemenge proportional zu absorbieren ausgewählt. Die sich ergebende in Dissoziation des Atomgasraum 4 hat ein höheres chemisches Potential als das Gas in der Kammer 5 in dem molekularen Zustand (bei gleichen Drücken). Aufgrund dieser Differenz der chemischen Potentiale der elektrischen Arbeit kann, wenn kein Split Elektrolyt (Ionenaustauschmembran 3) enthaltenden Ionen erhalten werden, die durch Ionisierung von Gasatomen erhalten werden können (beispielsweise Iod) Elektronenan daran. Dann, wenn ein Atomgas aus der Elektrolytoberfläche in Kontakt mit dem weiteren elektronischen Leiter (Elektrode 6), werden die Gasatome erfassen Elektronen und die Elektronenleiter als Ionen in dem Elektrolyten bewegen. Wenn die andere Seite des Elektrolyten und elektronischen Kontakt mit dem Leiter (die Elektrode 7), aber diese Seite ein molekulares Gas ist, wegen seiner niedrigeren chemischen Potential als das Atomgas, molekularem Gas Ionisierungsprozess in geringerem Maße auftreten. Als Ergebnis ist ein elektronischer Leiter 6 durch das Atomgas positiveres Potential als die Leiter 7 von der molekularen Gas. Deshalb wird, wenn Schaltungsleiter durch die externe Schaltung elektrischer Strom fließt. Weiterhin ist die Konzentration des Elektrolyten von oben 3 Atomkontaktgases (erwärmten Kammer 4), so daß beim Schließen der Elektroden 6 und 7 innerhalb des Elektrolyten 3 ein Diffusionsstrom von Ionen. Als Ergebnis dieses Prozesses ist, der Arbeitsstoff von einem Teil des Systems übertragen werden, wo sie höher ist als das chemische Potential (Atomraum 4 -Gas) ist, in dem Teil, wo seine untere chemische Potential (Kammer 5 mit einem molekularen Gas). Wenn daher Schaltungselektroden durch eine externe Schaltung Gasdruck in der Kühlkammer 5 wird steigen und die erwärmte Kammer 4 zu fallen. Um einen kontinuierlichen Prozess der Energieerzeugung zu organisieren, ist es notwendig, den Übergang zweiatomiges Gas mit der gekühlten Seite des Elektrolyten zu gewährleisten, zu erhitzen. Dies wird durch Verbinden der Kammern 4 und 5 durch ein Rohr 12 erreicht, die in Form eines Rückschlagventils oder Drossel vorgenommen werden können. Der nicht umgesetzte Teil der Wärmeleistung an das System 11 Wärmeabfuhr gegeben, die auf der Basis von Kühlmittel durch den Wärmerohren zirkulierende oder eine Wärmeübertragungsrippen durchgeführt werden kann.

Somit verbraucht ein Teil der Wärmeenergie des Gases und für die Dissoziation von zweiatomigen einwertigen durch Ionenaustauschmembranen zu erwärmen, wird in Elektrizität umgewandelt. Als zweiwertige ratsam, ein Halogengas, da andere zweiatomigen Gase zu hohe Werte von Wärmen Dissoziation zu wählen. Unter den besten ist das Halogen Jod. In Analogie zu der galvanischen Zelle emf E Inverter kann geschrieben werden als

EB / T,

wobei B die Standard-Gibbs Energie der Dissoziationsreaktion, und F die Faraday-Konstante (96500 Moleküle / g.ekv).

Bei einem Druck von 10 Tausend. Pa Jod

In [eV] 151100 100- 779 N [K] (2)

Und entsprechend

E [B] A + BT 0,788 0,000552 T [K] (3)

Für T 600 K und 1000 K bzw. E 0.470 V und 0,26 V.

Der Gesamtwirkungsgrad der Wärmeenergie in elektrische Energie umwandeln kann durch h elektrische Wirkungsgrad E / A charakterisiert werden, wobei E von (1) und A bestimmt wird, ist der erste Term des Ausdrucks (2). Der T 600 und 1000 K bzw. erhalten wir 0.600 und 0.338. Unter Verwendung dieser Werte von h Gesamtwirkungsgrad der Umwandlung von thermischer Energie in elektrische Energie

hh und,

und wobei der Anteil der Wärme in der Dissoziation von zweiatomigen Gas absorbiert, h 0,2 0,4 zu erhalten, abhängig von der Temperatur und einem Wert.

Wärmeenergie direkt in elektrische Wandler hat somit einen relativ hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer aufgrund des Fehlens von Verbrauchskomponenten.

FORDERUNGEN

1. Die Wärmeenergie direkt in elektrische Wandler ein abgedichtetes Gehäuse in zwei miteinander verbundene Abteile umfasst, gefüllt mit einem gasförmigen Stoff, die zwischen der Ionentransportmembran an beiden Seitenflächen davon permeable Elektroden mit Strom führenden versehene Gas platziert wird, eine der Kammern ist mit einem Zuführungssystem Hitze und anderen Wärmeableitungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass die gasförmige Substanz zweiatomiges Gas ausgewählt, die, wenn sie in einer einatomigen Gas und als Material gewählt Elektrolytionentransportmembran mit Ionenleitfähigkeit atomarem Gas dissoziiert ausgewählt zweiatomiges Gas erhitzt dissoziiert.

2. Wandler nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas ein zweiatomiges Gas ausgewählt niedrige Dissoziationsenergie.

3. Wandler nach Anspruch. 2, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiatomiges Gas mit einer niedrigen Energie von Dissoziation ausgewählt Halogen, Jod, Fluor, Chlor, Brom.

4. Sender nach Anspruch. 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kammern miteinander durch ein Rückschlagventil oder Drossel kommunizieren.

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Erscheinungsdatum 13.01.2007gg