[RU]

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложена система для производства ННО и способ производства водорода, кислорода и метана. В этой системе для получения газа ННО из водного раствора электролита используются процесс электролиза. Система содержит реакционный резервуар, заполненный водным раствором электролита, множество дисков, установленных один над другим, множество рам, соединенных с дисками и внешним источником питания. Диски содержат множество отрицательно заряженных катодных дисков и множество положительно заряженных анодных дисков. Множество рам содержит множество проводящих рам и множество опорных рам, выполненных с возможностью удержания дисков. Электрический ток подают на проводящие рамы, чтобы электрически зарядить диски, которые реагируют с водным раствором электролита с образованием газа ННО. Диски представляют собой диски из медно-никелевого сплава в соотношении 70:30.

(57) Реферат / Формула:

Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложена система для производства ННО и способ производства водорода, кислорода и метана. В этой системе для получения газа ННО из водного раствора электролита используются процесс электролиза. Система содержит реакционный резервуар, заполненный водным раствором электролита, множество дисков, установленных один над другим, множество рам, соединенных с дисками и внешним источником питания. Диски содержат множество отрицательно заряженных катодных дисков и множество положительно заряженных анодных дисков. Множество рам содержит множество проводящих рам и множество опорных рам, выполненных с возможностью удержания дисков. Электрический ток подают на проводящие рамы, чтобы электрически зарядить диски, которые реагируют с водным раствором электролита с образованием газа ННО. Диски представляют собой диски из медно-никелевого сплава в соотношении 70:30.

---

<19> ^^^^ Евразийское (") 201890645 <13> А1
патентное ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки (51) Int. Cl. C25B 1/06 (2006.01)
2019 01 31 C25B 9/06 (2006.01)
C25B 9/18 (2006.01)
(22) Дата подачи заявки 2016.03.12
(54) СИСТЕМА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ВОДОРОДА И ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА
(31) 14/848,295
(32) 2015.09.08
(33) US
(86) PCT/IB2016/051421
(87) WO 2017/042639 2017.03.16 (71)(72) Заявитель и изобретатель:
ХАНСЕН ДОН ЛИ (US)
(74) Представитель:
Нилова М.И. (RU)
(57) Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения предложена система для производства ННО и способ производства водорода, кислорода и метана. В этой системе для получения газа ННО из водного раствора электролита используются процесс электролиза. Система содержит реакционный резервуар, заполненный водным раствором электролита, множество дисков, установленных один над другим, множество рам, соединенных с дисками и внешним источником питания. Диски содержат множество отрицательно заряженных катодных дисков и множество положительно заряженных анодных дисков. Множество рам содержит множество проводящих рам и множество опорных рам, выполненных с возможностью удержания дисков. Электрический ток подают на проводящие рамы, чтобы электрически зарядить диски, которые реагируют с водным раствором электролита с образованием газа ННО. Диски представляют собой диски из медно-никелевого сплава в соотношении 70:30.
СИСТЕМА И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ГАЗООБРАЗНОГО ВОДОРОДА И ГАЗООБРАЗНОГО КИСЛОРОДА
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ Область техники
[0001] Представленные в настоящем документе варианты осуществления главным образом относятся к способу и системе для получения газообразных реагентов. Представленные в настоящем документе варианты осуществления, в частности, относятся к способу и системе для получения водорода и кислорода. Представленные в настоящем документе варианты осуществления, в частности, относятся к способу и системе для получения водорода и кислорода с использованием электричества.
Предшествующий уровень техники
[0002] Наиболее распространенным источником энергоснабжения для двигателей, для работы которых не требуется атмосферный воздух, или двигателей беспилотных подводных аппаратов (БПА), спутников, лунных баз и беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) являются обычные батареи. Однако обычные батареи характеризуются низкой плотностью энергии и, таким образом, не обладают достаточной энергетической емкостью во многих вариантах применения. Немногочисленные типы батарей, которые могут обеспечить достаточную энергетическую емкость, например, элементы на основе тионилхлорида лития, являются дорогостоящими.
[0003] "Газ Брауна" представляет собой кислородоводородный газ с молярным соотношением газов Нг и Ог, равным 2:1, в той же пропорции, что и в воде. Газ Брауна также называют "газом ННО". Было обнаружено, что газ ННО может быть использован в качестве топлива
для двигателя внутреннего сгорания. ННО, производимый с помощью водородного генератора ННО, впрыскивают в двигатель внутреннего сгорания, чтобы значительно улучшить работу двигателя внутреннего сгорания и обеспечить очистку двигателя. Для получения газа ННО, как правило, осуществляют электролиз воды. Процесс электролиза предполагает приложение электрического тока к дистиллированной воде, в результате чего происходит расщепление воды НгО на Н2 и О. Поскольку химические связи между атомами водорода и атомами кислорода в воде очень сильны, для ослабления связей в воду добавляют катализаторы некоторых видов. Катализатор в процессе электролиза используется главным образом для того, чтобы обеспечить меньшее потребление электроэнергии в процессе получения газа ННО.
[0004] Ввиду вышеизложенного существует необходимость разработать систему и способ, которые позволят эффективно использовать электричество для электролиза воды в ННО, смесь чистого водорода и кислорода. Полученная смесь используется в качестве топлива, которое обеспечивает значительно большую мощность, чем бензин. Кроме того, существует необходимость в использовании подходящих материалов при изготовлении системы для производства ННО для повышения производительности при получении газа ННО. Кроме того, существует необходимость в размещении электродов (катода и анода) улучшенным последовательным способом в системе для производства ННО с целью получения большего количества газа ННО.
[0005] Вышеупомянутые недостатки, негативные факторы и проблемы рассматриваются в настоящем документе и станут более понятыми после прочтения и изучения нижеследующего описания.
ЗАДАЧИ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0006] Основная задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в создании способа и системы для получения газов
реагентов из жидкости с использованием электричества.
[0007] Другая задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке эффективного способа получения водорода и кислорода из жидкости с растворенным в ней катализатором.
[0008] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в создании системы для производства ННО, потребляющей меньшее количество электроэнергии для производства газов-реагентов.
[0009] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО с множеством дисков, применяемых в качестве электродов в процессе электролиза.
[0010] Еще одна задача варианта осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО, в которой положительные и отрицательные заряды последовательно прикладывают к множеству дисков.
[ООН] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО с повышенной эффективностью процесса получения ННО путем добавления химического катализатора/электролизера к жидкости, используемой для производства водорода и кислорода.
[0012] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО, в которой чистый алмаз использован в качестве изолятора между электродами для поглощения тепла, вырабатываемого электродами.
изобретения состоит в разработке системы для производства ННО, в которой легированный примесью синтетический алмаз действует как барьер между электродами для разделения образующихся газообразных водорода и кислорода.
[0014] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО, в которой электроды размещают в системе для производства ННО улучшенным последовательным способом.
[0015] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО для получения газообразного метана вместе с газообразным ННО путем добавления твердых веществ биологического происхождения в водный 15 раствор электролита системы для производства ННО.
[0016] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего изобретения состоит в разработке системы для производства ННО, используемой в качестве источника энергии в автомобилях, или 20 беспилотных подводных аппаратах (БПА), или спутниках, или лунных базах, или беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).
[0017] Эти и другие задачи и преимущества вариантов осуществления настоящего изобретения станут очевидными из 25 нижеследующего раскрытия сущности изобретения и подробного описания в сочетании с прилагаемыми чертежами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
30 [0018] В различных вариантах осуществления настоящего
изобретения описана система для получения кислорода и водорода с использованием электролиза. Система содержит контейнер, раму положительного электрода, раму отрицательного электрода, множество
непроводящих пластмассовых рам, множество непроводящих колец, раствор электролита и множество дисков. Раствор электролита представляет собой чистую воду, в которую добавлены твердые вещества биологического происхождения. Множество дисков содержит множество дисков положительного электрода, множество дисков отрицательного электрода и множество S-дисков. Множество дисков расположено в заданной последовательности таким образом, что последовательность начинается и заканчивается диском положительного электрода или диском отрицательного электрода. Множество дисков выполнены из металлов или неметаллов.
[0019] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер является заполняемым водой с добавленными в нее гидроксидом калия и синтетическим синим алмазным материалом.
[0020] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, множество дисков содержит множество дисков с отверстиями, множество дисков с длинными щелевыми отверстиями и множество куполообразных дисков. Множество дисков с отверстиями использованы в качестве дисков положительного электрода. Множество дисков с длинными щелевыми отверстиями использованы в качестве дисков отрицательного электрода. Множество куполообразных дисков использованы в качестве дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода или нейтральных дисков. Множество куполообразных дисков размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы. Множество дисков покрыты материалом для защиты от коррозии. Материал для защиты от коррозии нанесен в два слоя. Множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода покрыты первым слоем материала на основе морской соли и вторым слоем из графитовых или углеродных нанотрубок. Первый слой материала на основе морской соли наносят на множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода перед нанесением второго слоя из
графитовых или
положительного
электрода.
углеродных электрода и нанотрубок множество
на множество дисков дисков отрицательного
[0021] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама положительного электрода, рама отрицательного электрода и множество непроводящих пластмассовых рам расположены вокруг периферийных краев множества дисков. Рама положительного электрода и рама отрицательного электрода снабжены углублениями. Диски положительного электрода и диски отрицательного электрода снабжены множеством крючкообразных конструкций для закрепления дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода в соответствующих углублениях в раме положительного электрода и раме отрицательного электрода.
[0022] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения металл выбран из группы, состоящей из медно-никелевого сплава, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L и металлических дисков с покрытием из смеси оксидов металлов (СОМ -Mixed Metal Oxide, "ММО"), причем металл представляет собой медно-никелевый сплав и причем диски из медно-никелевого сплава содержат медь и никель, смешанные в соотношении 70:30 по массе.
[0023] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения неметаллический материал выбран из группы, состоящей из мелкозернистого графита, графена, углеродных нанотрубок или углеродной наноленты, металла с покрытием из смеси оксидов металлов, легированного бором синтетического синего алмаза, синтетического поликристаллического алмаза (PCD) и поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из паровой фазы (ХОГФ -англ. Chemical vapor deposition, CVD).
изобретения множество непроводящих пластмассовых рам представляют собой рамы из полиэтилена высокой плотности (HDPE), а множество непроводящих колец представляют собой кольца из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[0025] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков содержит множество дисков с отверстиями, множество дисков с длинными щелевыми отверстиями и множество куполообразных дисков. Множество дисков с отверстиями использованы в качестве дисков положительного электрода, а множество дисков с длинными щелевыми отверстиями использованы в качестве дисков отрицательного электрода. Множество куполообразных дисков использованы в качестве дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода или нейтральных дисков. Множество куполообразных дисков размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы.
[0026] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения заданная последовательность выбрана из первой последовательности, второй последовательности или третьей последовательности. Первую последовательность можно представить следующим образом: [+NNNN-NNNN+ NNNN-NNNN + ]. Вторую последовательность можно представить следующим образом: [-NNNN + NNNN-]. Третью последовательность можно представить следующим образом: {[-DvDx DvDx+ DvDx DvDx-], или [ + DvDx DvDx- DvDx DvDx+L или [+NNNN + ], или [-NNNN-}. Где + представляет диск положительного электрода, - представляет диск отрицательного электрода, N представляет нейтральный диск, Dv представляет вогнутый куполообразный диск, a Dx представляет выпуклый куполообразный диск.
[0027] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама положительного электрода снабжена множеством
углублений для удержания и поддержки множества дисков положительного электрода.
[0028] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама отрицательного электрода снабжена множеством углублений для удержания и поддержки множества дисков отрицательного электрода.
[0029] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество непроводящих пластмассовых рам содержит множество углублений для удержания и поддержки нейтральных дисков, множества куполообразных дисков или множества дисков положительного электрода и нейтральных дисков.
[0030] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения на раму положительного электрода и раму отрицательного электрода нанесено покрытие из полиэтилена высокой плотности (HDPE), за исключением областей углубления, которые выполнены с возможностью поддержания и удержания дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода.
[0031] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения диски положительного электрода и диски отрицательного электрода снабжены множеством крючкообразных конструкций для закрепления дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода в соответствующих углублениях в раме положительного электрода и раме отрицательного электрода.
[0032] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения поддержка множества дисков в контейнере обеспечена таким образом, что они отделены друг от друга на заданное расстояние, причем заданное расстояние находится в диапазоне от 1/32 дюйма (0,794 мм) до 1/4 дюйма (6,35 мм).
[0033] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения это заданное расстояние предпочтительно составляет 1/16 дюйма (1,588мм).
[0034] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер изготовлен из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[0035] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков положительного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков кислорода при пропуске электричества через указанное множество дисков положительного электрода.
[0036] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков отрицательного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков водорода при пропуске электричества через указанное множество дисков отрицательного электрода.
[0037] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит батарейный источник питания. Батарейный источник питания подключен к раме положительного электрода и раме отрицательного электрода для обеспечения пропуска тока к дискам положительного электрода и дискам отрицательного электрода.
[0038] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер является заполняемым твердыми веществами биологического происхождения для получения метана, водорода и кислорода.
[0039] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения твердые вещества биологического происхождения выбраны из группы, состоящей из конечной фазы сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод. Конечная фаза сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод содержит мелкие частицы бактерий, водорослей и коровьего навоза. Бактерии относятся к семейству водорослей.
[0040] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит множество удлинительных труб, прикрепленных к контейнеру, множество одноходовых клапанов, зафиксированных на множестве удлинительных труб, верхнюю торцевую крышку, пламегаситель, графеновый фильтр и множество шлангов, прикрепленных к множеству удлинительных труб.
[0041] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система выполнена с возможностью применения в установках для сжигания зараженных отходов в больницах и в топливных элементах автомобилей, самолетов, катеров и ракетных систем.
[0042] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит барьерную систему, проводящую электрический заряд и разделяющую пузырьки кислорода и водорода. Барьерная система содержит барьерный диск, размещенный между диском положительного электрода и диском отрицательного электрода. Барьерный диск представляет собой диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, или покрытый или легированный бором. Диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, или покрытый или легированный бором является либо пористым, либо проницаемым для ионов, присутствующих в воде.
изобретения рама положительного электрода снабжена первым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы положительного электрода батареи или источника питания.
[0044] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама отрицательного электрода снабжена вторым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы отрицательного электрода батареи или источника питания.
[0045] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит провод/кабель, намотанный вокруг множества дисков. Провод/кабель выполнен из проводящих материалов, выбранных из группы, состоящей из проводящего легированного бором синтетического синего алмаза, нержавеющей стали, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L, мелкозернистого графита, графена, смеси оксидов металлов и углеродных нанотрубок. Многочисленные провода/кабели из синтетического алмаза соединены линейным образом.
[0046] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит грозовой разрядник, присоединенный к контейнеру. Грозовой разрядник соединен с алмазным транзистором для управления электроэнергией. Грозовой разрядник размещен по всей обшивке самолета/летательного аппарата в форме полотна или в форме сетки. Грозовой разрядник содержит полотно, образованное проводящими алмазными звеньями или проводящими алмазными звеньями с углеродными нанотрубками или углеродной нанолентой, образованными вокруг проводящих алмазных звеньев, действующее в качестве прерывателя, или предохранителя для предотвращения повреждения самолета/летательного аппарата молнией и обеспечивающего прохождение молнии по композитной обшивке самолета/летательного аппарата.
[0047] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения полотно, образованное с помощью проводящих алмазных звеньев, соединено с алмазным регулятором или транзистором, а также полотно, образованное с помощью проводящих алмазных звеньев соединено с генератором ННО, установленным на самолёт/летательный аппарат, что позволяет применять молнию в качестве источника энергии для генератора ННО, предотвращать повреждение молнией самолёта/летательного аппарата, обеспечить прохождение молнии по обшивке или композитной обшивке самолёта/летательного аппарата и высвобождать статический разряд посредством множества молниевых фитилей с алмазным покрытием.
[0048] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения диск положительного электрода, диск отрицательного электрода и нейтральный диск покрыты электропроводящим гелеобразным герметиком для покрытия диска положительного электрода и диска отрицательного электрода. Электропроводящий гель состоит из силикона, пропитанного смесью оксидов металлов (СОМ), или легированным бором алмазом, или электропроводящим материалом.
[0049] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество нейтральных дисков покрыты гелеобразным непроводящим материалом для покрытия нейтрального диска, причем гелеобразный непроводящий материал выполнен из силикона, пропитанного непроводящим материалом, таким как алмаз.
[0050] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер является заполняемым водой с добавленными в нее гидроксидом калия и синтетическим синим алмазным материалом. Гидроксид калия добавлен в воду в контейнере с добавлением 1/4 чашки хлопьев гидроксида калия КОН на галлон (3,785 л) воды.
[0051] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система содержит чистый алмаз, используемый в качестве изолятора между электродами для поглощения тепла, вырабатываемого электродами.
[0052] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система содержит легированный примесью синтетический алмаз. Легированный примесью синтетический алмаз действует как барьер между электродами для разделения образующихся газообразных водорода и кислорода.
[0053] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков покрыты материалом для защиты от коррозии, нанесенным в два слоя, причем множество дисков покрыты первым слоем материала на основе морской соли и вторым слоем из графитовых или углеродных нанотрубок.
[0054] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, диск положительного электрода и диск отрицательного электрода изготовлены с использованием процесса индуцированного электронным пучком осаждения (electron beam induced deposition, EBID) или процесса прямого осаждения металла (direct metal deposition, DMD), лазерного осаждения металла путем выдувания порошка, спекания углеродного волокна и процесса Зй-печати с применением материала для печати. Материал для печати выбран из группы, состоящей из ламината, пластмассы, жидкости, металла, алмаза, измельченных волокон или листа бумаги. Непроводящий диск и опорные рамы изготовлены с применением того же процесса, что и для проводящего диска и рамы, в виде одной цельной детали, поддерживающей проводящие диски и рамы.
[0055] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков положительного электрода, дисков
отрицательного электрода и нейтральных дисков представляют собой диски заданной формы. Диск заданной формы выбран из группы, состоящей из плоских дисков, прямоугольных дисков, квадратных дисков и куполообразных пластин с ободками или закраинами и проводами.
[0056] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения куполообразный диск с ободком изготовлен с использованием поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из паровой фазы (CVD). Куполообразные диски размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы. Куполообразные диски расположены в заданной последовательности, причем заданная последовательность выбрана из группы, состоящей из: + ()()-, или -()() + ()()-, или +()()-()() + , или +-+-+-+-, или +(((((((((((-, причем куполообразный диск, размещенный с образованием вогнутой формы обозначен символом "(", а куполообразный диск, размещенный с образованием выпуклой формы обозначен символом ")".
[0057] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, система использована в качестве источника энергии в автомобилях или беспилотных подводных аппаратах (БПА), или спутниках, или лунных базах, или беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).
[0058] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена установка для производства водорода и кислорода. Установка для производства водорода и кислорода содержит множество систем для производства кислорода и водорода (ННО) с использованием электролиза. Множество систем для производства ННО соединяют с одной трубой с образованием древовидной структуры. Множество систем для производства ННО выполнены с возможностью объединения в единую древовидную трубу посредством множества выпускных клапанов. Множество древовидных труб соединяют
последовательно с каждой общей коленчатой трубой из множества общих коленчатых труб. Общие коленчатые трубы выполнены с возможностью сбора газа ННО, вырабатываемого множеством систем для производства ННО. Общие коленчатые трубы наклонены под определенным углом. Общие коленчатые трубы соединены, соответственно, с множеством барботажных устройств для воды на верхнем конце. Собираемый газ ННО накапливается в общих барботажных устройствах для воды. Общие барботажные устройства для воды выполнены с возможностью разделения газообразного водорода и газообразного кислорода с помощью графенового фильтра. Разделенные газообразный водород и газообразный кислород хранят в отдельных резервуарах, соединенных с общими барботажными устройствами для воды. Эти газы также имеют конфигурацию, обеспечивающую возможность их хранения в виде жидкого водорода и жидкого кислорода.
[0059] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена установка для производства водорода и кислорода. Установка для производства водорода и кислорода содержит множество систем для производства кислорода и водорода (ННО) с использованием электролиза. Множество систем для производства ННО соединяют с одной трубой с образованием древовидной структуры. Множество систем для производства ННО выполнены с возможностью объединения в единую древовидную трубу посредством множества выпускных клапанов. Множество древовидных труб соединяют последовательно с общей коленчатой трубой. Общая коленчатая труба выполнена с возможностью сбора газа ННО, вырабатываемого множеством систем для производства ННО. Общая труба наклонена под определенным углом. Общая коленчатая труба соединена с барботажным устройством для воды на верхнем конце. Собираемый газ ННО накапливается в общем барботажном устройстве для воды или в двух барботажных устройствах для воды. Общее барботажное устройство (или два барботажных устройства) для воды выполнено (-ы) с возможностью
разделения газообразного водорода и газообразного кислорода. Графеновый фильтр, или пористый алмаз, или комбинированная смесь из графенового и пористого алмазного фильтров использованы на выпускной трубе барботажного устройства в месте выхода газа, чтобы из 5 барботажного устройства могли выходить только газы, но не вода. Разделенные газообразный водород и газообразный кислород хранят в отдельных резервуарах, соединенных с общим барботажным устройством для воды. Эти газы также имеют конфигурацию, обеспечивающую возможность их хранения в виде жидкого водорода и жидкого 10 кислорода.
[0060] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения установка для производства водорода и кислорода также содержит общую трубу впуска воды с резьбовой крышкой. Общая труба 15 впуска воды выполнена в виде входной точки для подачи водного раствора электролита во множество систем для производства ННО. Общая труба впуска воды соединена с коленчатой трубой посредством одноходового клапана для управления расходом воды.
20 [0061] Согласно одному варианту осуществления настоящего
изобретения древовидная труба содержит центральную трубу с одноходовым клапаном для подачи воды в соответствующий генератор ННО. Древовидная труба содержит положительное электрическое соединение и отрицательное электрическое соединение для каждого
25 генератора ННО.
[0062] Эти и другие аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения станут более очевидными и будут лучше поняты при их рассмотрении в сочетании с нижеследующим описанием и прилагаемыми 30 чертежами. Однако следует понимать, что нижеследующие описания с указанием предпочтительных вариантов осуществления и их многочисленных конкретных элементов приведены в качестве иллюстрации, а не ограничения. Многие изменения и модификации могут
быть предложены в пределах объема вариантов осуществления настоящего изобретения без отступления от их сущности, причем варианты осуществления настоящего изобретения содержат все такие модификации.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0063] Другие объекты, признаки и преимущества могут быть предложены специалистами в данной области техники после 10 ознакомления с нижеследующим описанием предпочтительного варианта осуществления и прилагаемых чертежей, на которых:
[0064] На ФИГ. 1 показан вид в разрезе системы для производства ННО без прикрепленных к дискам рам положительного электрода и 15 отрицательного электрода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0065] На ФИГ. 2 показан вид в разрезе системы для производства ННО с прикрепленными к соответствующим дискам рамами 20 положительного электрода и отрицательного электрода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0066] На ФИГ. 3 представлен вид сверху и вид сбоку анодного диска с множеством отверстий в системе для производства ННО согласно 25 одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0067] На ФИГ. 4 показан вид сверху и вид сбоку катодного диска с множеством щелевых отверстий в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0068] На ФИГ. 5 представлен вид сверху и вид сбоку куполообразного нейтрального, положительного и отрицательного дисков в системе для производства ННО согласно одному варианту
осуществления настоящего изобретения.
[0069] На ФИГ. 6 представлен вид в перспективе конструкции рамы для удержания дисков в системе для производства ННО согласно одному 5 варианту осуществления настоящего изобретения.
[0070] На ФИГ. 7 представлен вид сбоку и вид спереди рамы отрицательного электрода в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0071] На ФИГ. 8 представлен вид сбоку и вид спереди рамы положительного электрода в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
15 [0072] На ФИГ. 9 представлен вид сверху и вид сбоку рамы
кругового кольца в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0073] На ФИГ. 10 представлена функциональная блок-схема 20 системы для производства ННО в автомобиле согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0074] На ФИГ. 11 представлена упрощенная блок-схема большой установки для производства водорода и кислорода согласно одному 25 варианту осуществления настоящего изобретения.
[0075] На ФИГ. 12 представлена блок-схема системы для производства ННО с барьером для раздельного производства газообразного водорода и газообразного кислорода согласно одному 30 варианту осуществления настоящего изобретения.
[0076] На ФИГ. 13 представлен увеличенный вид сверху, вид сбоку и общий вид с пространственным разделением деталей множества
звеньев, которые выполнены с возможностью проводить электричество в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0077] На ФИГ. 14 представлен общий вид сверху множества звеньев в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0078] На ФИГ. 15 представлен общий вид с пространственным разделением деталей множества прямых звеньев и соединительных элементов в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0079] На ФИГ. 16 представлен вид сбоку узла из прямых звеньев в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
[0080] Эти и другие аспекты вариантов осуществления настоящего изобретения станут более очевидными и понятными при их рассмотрении в сочетании с нижеследующим описанием и прилагаемыми чертежами. Однако следует понимать, что нижеследующие описания с указанием предпочтительных вариантов осуществления и их многочисленных конкретных элементов приведены в качестве иллюстрации, а не ограничения. Многие изменения и модификации могут быть предложены в пределах объема вариантов осуществления настоящего изобретения без отступления от их сущности, причем варианты осуществления настоящего изобретения содержат все такие модификации.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0081] В нижеследующем подробном описании сделана ссылка на прилагаемые чертежи, которые являются частью настоящего документа и на которых конкретные варианты осуществления, которые могут быть осуществлены на практике, показаны в качестве иллюстрации. Эти варианты осуществления описаны достаточно подробно для того, чтобы специалисты в данной области техники могли применить эти варианты осуществления на практике, и следует понимать, что логические, механические и другие изменения могут быть внесены без отступления от объема вариантов осуществления. Поэтому нижеследующее подробное описание не следует воспринимать как имеющее ограничительный характер.
[0082] В различных вариантах осуществления настоящего изобретения описана система для получения кислорода и водорода с использованием электролиза. Система содержит контейнер, раму положительного электрода, раму отрицательного электрода, множество непроводящих пластмассовых рам, множество непроводящих колец, раствор электролита и множество дисков. Раствор электролита представляет собой чистую воду, в которую добавлены твердые вещества биологического происхождения. Множество дисков содержит множество дисков положительного электрода, множество дисков отрицательного электрода и множество нейтральных дисков. Множество дисков расположено в заданной последовательности таким образом, что последовательность начинается и заканчивается диском положительного электрода или диском отрицательного электрода. Множество дисков состоит из гофрированных металлов или неметаллов.
[0083] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер заполнен водой с добавленными в нее гидроксидом калия и синтетическим синим алмазным материалом.
[0084] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков содержит множество дисков с отверстиями, множество дисков с длинными щелевыми отверстиями и множество куполообразных дисков. Множество дисков с отверстиями использованы в качестве дисков положительного электрода. Множество дисков с длинными щелевыми отверстиями использованы в качестве дисков отрицательного электрода. Множество куполообразных дисков использованы в качестве дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода или нейтральных дисков. Множество куполообразных дисков размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы. Множество дисков покрыты материалом для защиты от коррозии. Материал для защиты от коррозии нанесен в два слоя. Множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода покрыты первым слоем материала на основе морской соли и вторым слоем из графитовых или углеродных нанотрубок. Первый слой материала на основе морской соли нанесён на множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода перед нанесением второго слоя из графитовых или углеродных нанотрубок на множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода.
[0085] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама положительного электрода, рама отрицательного электрода и множество непроводящих пластмассовых рам расположены вокруг периферийных краев множества дисков. Рама положительного электрода и рама отрицательного электрода снабжены углублениями. Диски положительного электрода и диски отрицательного электрода снабжены множеством крючкообразных конструкций для закрепления дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода в соответствующих углублениях в раме положительного электрода и раме отрицательного электрода.
[0086] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения металл выбран из группы, состоящей из медно-никелевого сплава, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L и металлических дисков с покрытием из смеси оксидов металлов (СОМ), причем металл представляет собой медно-никелевый сплав и причем диски из медно-никелевого сплава содержат медь и никель, смешанные в соотношении 70:30 по массе.
[0087] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения неметаллический материал выбран из группы, состоящей из мелкозернистого графита, графена, углеродных нанотрубок или углеродной наноленты, металла с покрытием из смеси оксидов металлов, легированного бором синтетического синего алмаза, синтетического поликристаллического алмаза (PCD) и поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ).
[0088] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество непроводящих пластмассовых рам представляют собой рамы из полиэтилена высокой плотности (HDPE), а множество непроводящих колец представляют собой кольца из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[0089] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков содержит множество дисков с отверстиями, множество дисков с длинными щелевыми отверстиями и множество куполообразных дисков. Множество дисков с отверстиями использованы в качестве дисков положительного электрода, а множество дисков с длинными щелевыми отверстиями использованы в качестве дисков отрицательного электрода. Множество куполообразных дисков использованы в качестве дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода или нейтральных дисков. Множество куполообразных дисков размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы.
[0090] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения заданная последовательность выбрана из первой последовательности, второй последовательности или третьей 5 последовательности. Первую последовательность можно представить следующим образом: [+NNNN-NNNN+ NNNN-NNNN + ]. Вторую последовательность можно представить следующим образом: [-NNNN + NNNN-]. Третью последовательность можно представить следующим образом: {[-DvDx DvDx+ DvDx DvDx-], или [ + DvDx DvDx- DvDx 10 DvDx+L или [+NNNN + ], или [-NNNN-}. Где + представляет диск положительного электрода, - представляет диск отрицательного электрода, N представляет нейтральный диск, Dv представляет вогнутый куполообразный диск, a Dx представляет выпуклый куполообразный диск.
[0091] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама положительного электрода снабжена множеством углублений для удержания и поддержки множества дисков положительного электрода.
[0092] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама отрицательного электрода снабжена множеством углублений для удержания и поддержки множества дисков отрицательного электрода.
[0093] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество непроводящих пластмассовых рам снабжена множеством углублений для удержания и поддержки нейтральных дисков, множества куполообразных дисков или множества дисков 30 положительного электрода и нейтральных дисков.
[0094] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения на раму положительного электрода и раму отрицательного
электрода нанесено покрытие из полиэтилена высокой плотности (HDPE), за исключением областей углубления, которые выполнены с возможностью поддержания и удержания дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода.
[0095] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения диски положительного электрода и диски отрицательного электрода снабжены множеством крючкообразных конструкций для закрепления дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода в соответствующих углублениях в раме положительного электрода и раме отрицательного электрода.
[0096] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения поддержка дисков из множества дисков в контейнере обеспечена таким образом, что они отделены друг от друга на заданное расстояние, причем заданное расстояние находится в диапазоне от 1/32 дюйма (0,794 мм) до 1/4 дюйма (6,35 мм).
[0097] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения это заданное расстояние предпочтительно составляет 1/16 дюйма (1,588 мм).
[0098] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер изготовлен из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[0099] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков положительного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков кислорода при пропуске электричества через указанное множество дисков положительного электрода.
изобретения множество дисков отрицательного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков водорода при пропуске электричества через указанное множество дисков отрицательного электрода.
[00101] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит батарейный источник питания. Батарейный источник питания подключен к раме положительного электрода и раме отрицательного электрода для обеспечения пропуска тока к дискам положительного электрода и дискам отрицательного электрода.
[00102] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер заполнен твердыми веществами биологического происхождения для получения метана, водорода и кислорода.
[00103] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения твердые вещества биологического происхождения выбраны из группы, состоящей из конечной фазы сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод. Конечная фаза сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод содержит мелкие частицы бактерий, водорослей и коровьего навоза. Бактерии относятся к семейству водорослей.
[00104] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит множество удлинительных труб, прикрепленных к контейнеру, множество одноходовых клапанов, зафиксированных на множестве удлинительных труб, верхнюю торцевую крышку, пламегаситель, графеновый фильтр и множество шлангов, прикрепленных к множеству удлинительных труб.
[00105] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система выполнена с возможностью применения в
установках для сжигания зараженных отходов в больницах и в топливных элементах автомобилей, самолетов, катеров и ракетных систем.
[00106] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит барьерную систему, проводящую электрический заряд и разделяющую пузырьки кислорода и водорода. Барьерная система содержит барьерный диск, размещенный между диском положительного электрода и диском отрицательного электрода. Барьерный диск представляет собой диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, покрытый или легированный бором. Диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, покрытый или легированный бором является либо пористым, либо проницаемым для ионов, присутствующих в воде.
[00107] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама положительного электрода снабжена первым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы положительного электрода батарейного источника питания или источника питания.
[00108] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения рама отрицательного электрода снабжена вторым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы отрицательного электрода батареи или источника питания.
[00109] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит провод/кабель, намотанный вокруг множества дисков, причем провод/кабель выполнен из проводящих материалов, выбранных из группы, состоящей из легированного бором проводящего синтетического синего алмаза, нержавеющей стали, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L, мелкозернистого
графита, графена, смеси оксидов металлов и углеродных нанотрубок. Многочисленные провода/кабели из синтетического алмаза соединены линейным образом.
[00110] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система также содержит грозовой разрядник, присоединенный к контейнеру. Грозовой разрядник соединен с алмазным транзистором для управления электроэнергией. Грозовой разрядник размещен по всей обшивке самолета/летательного аппарата в форме полотна или в форме сетки. Грозовой разрядник содержит полотно, образованное проводящими алмазными звеньями или проводящими алмазными звеньями с углеродными нанотрубками или углеродной нанолентой, образованными вокруг проводящих алмазных звеньев, действующее в качестве прерывателя, или предохранителя для предотвращения повреждения самолета/летательного аппарата молнией и обеспечивающего прохождение молнии по композитной обшивке самолета/летательного аппарата.
[00111] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения полотно, образованное с помощью проводящих алмазных звеньев, соединено с алмазным регулятором или транзистором, а также с генератором ННО, установленным на самолёт, что позволяет применять молнию в качестве источника энергии для генератора ННО, предотвращать повреждение молнией самолета/летательного аппарата, обеспечить прохождение молнии по обшивке или композитной обшивке самолета/летательного аппарата и высвобождать статический разряд посредством множества алмазных молниевых фитилей.
[00112] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения диск положительного электрода, диск отрицательного электрода и нейтральный диск покрыты электропроводящим гелеобразным герметиком для покрытия диска положительного электрода и диска отрицательного электрода. Электропроводящий гель
состоит из силикона, пропитанного смесью оксидов металлов (СОМ), или легированным бором алмазом, или электропроводящим материалом.
[00113] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество нейтральных дисков проводят электричество и покрыты гелеобразным непроводящим материалом для покрытия нейтрального диска, причем гелеобразный непроводящий материал выполнен из силикона, пропитанного проводящим материалом.
[00114] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения контейнер является заполняемым водой с добавленными в нее гидроксидом калия и синтетическим синим алмазным материалом. Гидроксид калия добавлен в воду в контейнере с добавлением 1/4 чашки хлопьев гидроксида калия КОН на галлон (3,785 л) воды.
[00115] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система содержит чистый алмаз, используемый в качестве изолятора между электродами для поглощения тепла, вырабатываемого электродами.
[00116] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система содержит легированный примесью синтетический алмаз. Легированный примесью синтетический алмаз действует как барьер между электродами для разделения образующихся газообразных водорода и кислорода.
[00117] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков покрыты материалом для защиты от коррозии, нанесенным в два слоя, причем множество дисков покрыты первым слоем материала на основе морской соли и вторым слоем из графитовых или углеродных нанотрубок.
изобретения диск положительного электрода и диск отрицательного электрода изготовлены с использованием процесса, индуцированного электронным пучком осаждения (EBID), или процесса прямого осаждения металла (DMD), лазерного осаждения металла путем выдувания порошка, спекания углеродного волокна и процесса 3D-печати с применением материала для печати. Материал для печати выбран из группы, состоящей из ламината, пластмассы, жидкости, металла, алмаза, измельченных волокон или листа бумаги. Непроводящий диск и опорные рамы изготовлены с применением того же способа, что и проводящий диск и раму, в виде одной цельной детали, поддерживающей проводящие диски и рамы.
[00119] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода и дисков нейтрального электрода представляют собой диски заданной формы, причем диск заданной формы выбран из группы, состоящей из плоских дисков, прямоугольных дисков, квадратных дисков и куполообразных пластин с ободками или закраинами и проводами.
[00120] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения куполообразный диск с ободком изготовлены с использованием поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ). Куполообразные диски размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы. Куполообразные диски расположены в заданной последовательности, причем заданная последовательность выбрана из группы, состоящей из: + ()()-, или -() () + ()()", или +()()-()() + , или +-+-+-+-, или +(((((((((((-, где куполообразный диск, размещенный с образованием вогнутой формы обозначен символом "(", а куполообразный диск, размещенный с образованием выпуклой формы обозначен символом ")".
изобретения систему использованы в качестве источника энергии в автомобилях или беспилотных подводных аппаратах (БПА), или спутниках, или лунных базах, или беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).
[00122] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения предложена установка для производства водорода и кислорода. Установка для производства водорода и кислорода содержит множество систем для производства кислорода и водорода (ННО) с использованием электролиза. Множество систем для производства ННО соединяют с одной трубой с образованием древовидной структуры. Множество систем для производства ННО выполнены с возможностью объединения в единую древовидную трубу посредством множества выпускных клапанов. Множество древовидных труб соединяют последовательно с каждой общей коленчатой трубой из множества общих коленчатых труб. Общие коленчатые трубы выполнены с возможностью сбора газа ННО, вырабатываемого множеством систем для производства ННО. Общие коленчатые трубы наклонены под определенным углом. Общие коленчатые трубы соединены, соответственно, с множеством барботажных устройств для воды на верхнем конце. Собираемый газ ННО накапливается в общих барботажных устройствах для воды. Общие барботажные устройства для воды выполнены с возможностью разделения газообразного водорода и газообразного кислорода с помощью графенового фильтра. Разделенные газообразный водород и газообразный кислород хранят в отдельных резервуарах, соединенных с общими барботажными устройствами для воды. Эти газы также имеют конфигурацию, обеспечивающую возможность их хранения в виде жидкого водорода и жидкого кислорода.
[00123] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения установка для производства водорода и кислорода также содержит общую трубу впуска воды с резьбовой крышкой. Общая труба
впуска воды выполнена в виде входной точки для подачи водного раствора электролита в множество систем для производства ННО. Общая труба впуска воды соединена с коленчатой трубой посредством одноходового клапана для управления расходом воды. Общие 5 коленчатые трубы выполнены с возможностью, соответственно, разделения и сбора водорода и кислорода.
[00124] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения древовидная труба содержит центральную трубу с 10 одноходовым клапаном для подачи воды в соответствующий генератор ННО. Древовидная труба содержит положительное электрическое соединение и отрицательное электрическое соединение для каждого генератора ННО.
15 [00125] В различных вариантах осуществления настоящего
изобретения описана система и способ производства газов-реагентов, в частности, кислорода и водорода. В этой системе для получения газа ННО из водного раствора электролита использован процесс электролиза. Система представляет собой реакционную ячейку, которая содержит
20 множество электродов, погруженных в водный раствор электролита. Источник электрической энергии, подключенный к электродам, выполнен с возможностью подачи электрического тока для обеспечения электрического заряда на электродах. Газ ННО образуется, когда заряженные электроды реагируют с водным раствором электролита.
[00126] На ФИГ. 1 показан вид в разрезе системы для производства ННО без прикрепленных к дискам рам положительного электрода и отрицательного электрода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Согласно ФИГ. 1, система 100 для производства 30 ННО содержит реакционный резервуар 101, заполненный водным раствором электролита, множество дисков 102, установленных один над другим, множество рам, соединенных с дисками и внешним источником питания. Множество дисков 102 содержит множество проводящих дисков
и непроводящих дисков. Проводящие диски представляют собой отрицательно заряженные катодные диски и положительно заряженные анодные диски. Непроводящие диски помещают между положительно заряженными дисками и отрицательно заряженными дисками. Множество рам содержит множество проводящих рам 103 и 104 и множество опорных рам 107 и колец 108, выполненных с возможностью удержания дисков. Внешний источник питания подключен к проводящим рамам 103 и 104, выпускной крышке для газа 109 ННО и трубе 110 для впуска воды (и, возможно, электролита).
[00127] На ФИГ. 2 показан вид в разрезе системы для производства ННО с прикрепленными к соответствующим дискам рамами положительного электрода и отрицательного электрода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Отрицательный потенциал источника питания соединен с отрицательной клеммой 105 рамы 104 N-соединения для обеспечения отрицательного заряда на подключенных к раме дисках. Положительный потенциал источника питания соединен с положительной клеммой 106 рамы 103 Р-соединения для обеспечения положительного заряда на подключенных к раме дисках.
[00128] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения система содержит трубу/контейнер, внутри которого размещают диск и раму. Устройство закреплено в некотором положении с использованием множества крепежных выступающих элементов, прикрепленных к контейнеру. Резервуар также содержит по меньшей мере один шланг, через который газ ННО выходит из системы. Отверстие шланга герметично закрывает выпускная крышка 109. Крышка присоединена к отверстию трубы с помощью связывающего вещества расплавляемого типа или путем приложения тепла к отверстию и крышке для обеспечения герметичности. Резервуар также содержит множество клапанов, из которых по меньшей мере один клапан выполнен с возможностью подачи водного раствора электролита в систему для
производства ННО. Резервуар изготовлен из непроводящего материала с высокой плотностью, например, предпочтительно полиэтилена высокой плотности (HDPE), труба 110 для впуска воды и электролита.
[00129] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения резервуар заполнен водным раствором электролита, который разлагается в процессе электролиза с образованием газа ННО. В процессе электролиза в качестве электролита использована чистая вода или дистиллированная вода. Для производства ННО главным образом использована вода, поскольку чистая вода безопаснее химических веществ, угля или метана. Вода разлагается с нулевыми отходами и токсичными побочными продуктами. Для электролиза чистой воды требуется избыточная энергия в виде избыточного потенциала для преодоления различных барьеров активации. Эффективность электролиза увеличивают путем добавления электролита (такого как соль, кислота или основание) и использования электрокатализаторов. Катализаторы изменяют и ускоряют химические реакции, при этом они не расходуются в процессе применения. Сильные кислоты, такие как серная кислота (H2SO4), и сильные основания, такие как гидроксид калия (КОН) и гидроксид натрия (NaOH), часто используется в качестве электролитов из-за их значительной проводящей способности. Электрокатализаторы, которые использованы в способе, представляют собой проводящие материалы, например, без ограничения, нержавеющую сталь 316 L, нержавеющую сталь 347 L, мелкозернистый графит, графен, углеродные нанотрубки или углеродную наноленту, металл с покрытием из смеси оксидов металлов, легированный бором синтетический синий алмаз, синтетический поликристаллический алмаз (PCD), поликристаллический алмаз, полученный путем химического осаждения из паровой фазы (CVD) и т. п. Проводящие материалы использованы в виде порошка в качестве электрокатализатора в воде для газообразования. Предпочтительно, в воду в качестве катализатора добавляют хлопья гидроксида калия (едкое кали, КОН).
[00130] Диски устанавливают один над другим с образованием многоуровневой дисковой конструкции. Используемые диски размещены с образованием любой формы, например, они могут представлять собой плоские диски, прямоугольные диски и квадратные диски, куполообразные пластины с ободками или закраинами и проводами. Множество дисков содержит проводящие диски, которые действуют как электроды в процессе электролиза. Многоуровневая конструкция также содержит нейтральные проводящие диски, которые размещены между проводящими дисками для обеспечения дополнительной выработки ННО. Кроме того, многоуровневая конструкция закреплена с помощью множества рам, которые расположены по окружности дисковой конструкции.
[00131] Проводящие диски изготовлены из сверхпроводящего материала для обеспечения протекания от дисков в воду сильного электрического тока. Материалы, используемые для изготовления проводящих дисков, содержит, без ограничения, нержавеющую сталь 316 L, нержавеющую сталь 347 L, мелкозернистый графит, графен, углеродные нанотрубки или углеродную наноленту, металл с покрытием из смеси оксидов металлов, легированный бором синтетический синий алмаз, синтетический поликристаллический алмаз (PCD), поликристаллический алмаз, полученный путем химического осаждения из газовой фазы (ХОГФ) и подобные материалы.
[00132] Проводящие диски состоят из множества катодных дисков и множества анодных пластин. Внешний источник питания подключают к проводящим дискам для подачи электрического заряда на диски. Катодные диски представляют собой отрицательно заряженные диски, а анодные диски представляют собой положительно заряженные диски. Когда электрический ток проходит через катодные и анодные диски, диски реагируют с водным раствором электролита с образованием пузырьков газа ННО. Электрический ток, проходящий через диски, протекает по поверхности диска, таким образом, создавая большую
площадь поверхности на оптимальном расстоянии для параллельных поверхностей под углом 90 градусов. Параллельное расположение поверхностей заряженных дисков более всего подходит для производства газа ННО. Проблемы, возникающие вследствие использования дисков для производства газа ННО, представляют собой выделение в процессе электролиза большого количества тепла и перенос пузырьков из раствора электролита в верхнюю часть реакционного резервуара без воспламенения пузырьков и/или избыточного давления в резервуаре/контейнере. Отверстия и щелевые отверстия, образованные в проводящих дисках, позволяют пузырькам перемещаться вверх и выходить из резервуара. Щелевые отверстия и отверстия в дисках также позволяют снизить температуру дисков и воды.
[00133] На ФИГ. 3 представлен вид сверху и вид сбоку анодного диска с множеством отверстий в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, а на ФИГ. 4 показан вид сверху и вид сбоку катодного диска с множеством щелевых отверстий в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Диски с отверстиями 302 лучше всего использовать в качестве дисков положительно заряженного электрода. Таким образом, анодные диски 301 содержат множество отверстий 302. Поскольку диски с щелевыми отверстиями лучше всего использовать в качестве отрицательно заряженных дисков, катодные диски 401 содержат множество щелевых отверстий 402. Диски с отверстиями 301 имеют большую массу для переноса большего количества электричества в воду. Диски потребляют больший ток, если для изготовления дисков использован материал с меньшим сопротивлением, при этом диск вырабатывает меньшее количество тепла.
[00134] В процессе электролиза используемые в способе электродные диски корродируют. Продукты коррозии предотвращают дальнейшее повреждение от коррозии. Таким образом, проводящие
диски покрывают некорозионным веществом для устранения эффекта коррозии и повышения проводимости электрического тока в дисках. Рассмотрим нанесение покрытия на диски на примере. Предположим, что металл, используемый для изготовления проводящих дисков, представляет собой 70/30 медь/никель, т. е. содержит 70% меди и 30% никеля. Обработка дисков от коррозии не требуется, если в резервуаре используется только дистиллированная вода. Поскольку для электролиза использован электрокатализатор с дистиллированной водой, диски должны быть покрыты материалом с высокой проводимостью. Для образования покрытия металлические диски помещают в раствор морской соли в дистиллированной воде. Диски оставляют погруженными в раствор морской соли в течение заданного периода времени, например, 30 дней, чтобы обеспечить прикрепление кристаллической соли к диску медь/никель 70/30. В тот же раствор морской соли добавляют углеродные нанотрубки или графитовый порошок с образованием нового раствора. Диски, покрытые прикрепившейся кристаллической солью, снова погружают во вновь образованный раствор в течение заданного периода времени, например, на 30 дней. Диски также покрывают другой прикрепляющейся кристаллической солью. Во время первой фазы погружения морская соль присоединяется к дискам, таким образом, образуется первый слой покрытия. При дальнейшем присоединении мелких частиц графитовых/углеродных нанотрубок с прикрепленной к дискам морской солью образуется второй защитный слой для уменьшения эффекта коррозии. Прикрепленный к дискам графит также замедляет протекание электрического тока по поверхности дисков, что позволяет получить из воды большее количество водорода и кислорода.
[00135] Следует отметить, что при электролизе анодный электрод корродирует, пока не будет разрушен. Таким образом, на анодный диск должно быть нанесено анодное покрытие из смеси оксидов металлов (СОМ). Анодное покрытие из смеси оксидов металлов (СОМ) представляет собой кристаллическое электропроводящее покрытие,
предназначенное для предотвращения ржавления и коррозии анодных дисков. Поскольку покрытие является проводящим, анодный диск эффективно осуществляет выработку водорода и кислорода. Синтетический синий алмаз с высокой проводимостью смешивают с материалом покрытия и материал присоединяют к проводящему диску, который будет использован в качестве анода. Материал покрытия присоединяют к диску с высокой проводимостью с помощью связующего материала (например, суперклея, 100% метилцианакрилатного клея и т. д. или синтезированного).
[00136] Синтетический алмаз представляет собой поликристаллический алмаз (PCD), который обладает чрезвычайно высокой электрической проводимостью и теплопроводимостью. Легированный бором синтетический синий алмаз с высокой проводимостью главным образом использован для замены дисков из нержавеющей стали или меди/никеля и металлического диска со смесью оксидов металлов с целью его использования в качестве анода. В качестве альтернативы металлические диски, например, алюминиевые, которые вырабатывают токсичные газы, покрывают синим алмазом, предотвращая, таким образом, образование токсичного газа.
[00137] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения множество нейтральных дисков помещают между положительно заряженными дисками и отрицательно заряженными дисками. Нейтральные диски главным образом используются для передачи тепла, выделяемого при протекании электрического тока через диски и воду, при этом образуется большее количество ННО. Количество нейтральных дисков, установленных между проводящими пластинами, зависит от величины электрического тока, протекающего через пластины. Природный алмаз является идеальным непроводящим материалом и, таким образом, используются для изготовления непроводящих рам. Природный алмаз используются как для нагревания, так и для охлаждения.
[00138] Согласно одному варианту осуществления настоящего
изобретения множество дисков устанавливают в виде
последовательности положительных, нейтральных и отрицательных
дисков. Обеспечение интервала между дисками важно для образования
водорода/кислорода. Типовой обычно используемый минимальный
интервал составляет 1/32 дюйма (0,794 мм), а максимальный интервал
составляет 1/4 дюйма (6,35 мм), причем предпочтительный интервал
составляет 1/16 дюйма (1,588 мм). Для достижения максимальной
производительности толщина материала диска равна величине
интервала/зазора между дисками/пластинами. Диски устанавливают
один на другой в колонну последовательно установленных
положительных и отрицательных дисков в прямом и обратном
направлениях, начинаемую и заканчиваемую
положительным/отрицательным дисками. Электричество подают на диски, присоединяя рамы положительного электрода и отрицательного электрода к соответствующим дискам в последовательности. Рассмотрим размещение дисков на диски на примере: Применим несколько символов для представления последовательности дисков. Положительно заряженный диск обозначен символом "+", отрицательно заряженный диск обозначен символом "-", а нейтральный диск обозначен символом "п", тогда расположение дисков может быть следующим: (+ nnnn - nnnn + nnnn - nnnn +) или (- nnnn + nnnn - nnnn+ nnnn -). Для вышеупомянутого расположения ток на каждой нейтральной пластине должен составлять от приблизительно 1,2 до 1,4 А, поэтому в случае использования источника питания 12 В или 24 В (или даже с большим напряжением) применяют большее количество нейтральных пластин для снижения тока до 1,2-1,4 А. Через проводящий материал проходит больший ток, таким образом, обеспечивают большее значение протекающего тока в амперах на диск, если для усиления использован куполообразный диск с ободком.
[00139] На ФИГ. 5 представлен вид сверху и вид сбоку
куполообразного нейтрального диска в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Куполообразный диск 501 с ободком 502 изготовлен с использованием поликристаллического алмаза, полученного путем химического 5 осаждения из газовой фазы (ХОГФ), с использованием частоты 13,5 кГц или больших частот. Направление радиуса купола для профиля куполообразного диска 501 обозначено символами "(" и ")". Таким образом, последовательность расположения дисков является следующей: +()()-, или -()() + ()()-, или +()()-()() + , или +10 +-+-+-, или в ней куполы дисков направлены в одну сторону, например, (((((((((((¦
[00140] На ФИГ. 6 представлен вид сверху в перспективе конструкции рамы для удержания дисков в системе для производства
15 ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Рамы содержат по меньшей мере две проводящие рамы 104 и 103, из которых по меньшей мере одна рама представляет собой проводящую раму 104 отрицательного электрода (N-соединение), соединенную с катодными дисками, и одну проводящую раму 103 положительного
20 электрода (Р-соединение), соединенную с анодными дисками.
[00141] На ФИГ. 7 представлен вид сбоку и вид спереди рамы отрицательного электрода в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, а на ФИГ. 8
25 представлен вид сбоку и вид спереди рамы положительного электрода в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Две рамы 104 и 103 осуществляют перенос электричества из наружной зоны резервуара в водный раствор электролита, содержащийся в резервуаре. Каждая рама в кольце
30 содержит множество пазов 701, точно установленных с определенным интервалом по окружности дисков, которые необходимо запрессовать в каждый паз 104, 103 и 107. Проводящие рамы 104 и 103 не прикрепляют к одному и тому же диску. Пазы 701 обоих рам 104 и 103 расположены
таким образом, что отрицательно заряженный диск подключен только к пазу 701 на раме 104 N-соединения и, напротив, следующий положительно заряженный диск подключен только к пазу 701 на раме 103 Р-соединения. Проводящие рамы 104 и 103 выполнены на 70% из меди и на 30 из % никеля. Другие проводящие материалы, используемые для изготовления рам, содержат, без ограничений, легированный бором синтетический синий алмаз с высокой проводимостью, нержавеющую сталь, в частности, нержавеющую сталь 316 F, нержавеющую сталь 347 F, мелкозернистый графит, графен и смеси оксидов металлов. Положительную клемму источника питания соединяют с соединительной клеммой 106 на конце рамы 103 Р-соединения. Отрицательную клемму источника питания соединяют с соединительной клеммой 105 на конце рамы 104 N-соединения. Рамы также содержат множество непроводящих опорных рам 107. Рамы изготовлены из высокоизолирующего материала, такого как полиэтилен высокой плотности (HDPE). Опорные рамы выполнены с возможностью удержания множества проводящих дисков. Опорные рамы соединены по окружности дисковой конструкции таким образом, что охватывают множество дисков. Опорные рамы также содержат по меньшей мере три непроводящих кольца 108.
[00142] На ФИГ. 9 представлен вид сверху и вид сбоку рамы кругового кольца в системе для производства ННО согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Кольца 108 использованы для удержания и поддержки проводящих рам и непроводящих рам 107 с помощью пазов 701, предусмотренных по окружности колец. Рамы 108 опорного кольца изготовлены из непроводящего полиэтилена высокой плотности (HDPE).
[00143] Каждую раму, проводящую электричество, покрывают непроводящим материалом, таким как полиэтилен высокой плотности (HDPE), за исключением частей рамы, соединяемых с проводящими дисками. Части рамы, которые не покрыты полиэтиленом высокой
плотности (HDPE), представляют собой места, в которых рамы 103 и 104 прикрепляют к электропроводящим дискам. Непроводящее покрытие наносят на проводящие рамы таким образом, что электрический ток протекает в воду исключительно от дисков, а не от проводящих рам 103 и 104.
[00144] На ФИГ. 10 представлена функциональная блок-схема системы для производства ННО в автомобиле согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. На блок-схеме системы показана конфигурация проводки генератора 100 ННО на автомобилях, например, легковых автомобилях, грузовиках, других транспортных средствах и электрических генераторах. Система 100 для производства ННО выполнена с возможностью производства газа ННО на газозаправочных станциях таким образом, чтобы человек мог использовать систему для наполнения топливного резервуара транспортного средства ННО. Предохранитель 1004, предпочтительно на 15 ампер, использован для управления источником 1002 питания генератора 100. Электромагнит 1003, соединенный с предохранителем 1004, выполнен с возможностью обеспечения соединения между батареей 1002 и системой 100 для производства ННО синхронно с работой выключателя 1005 для выполнения включения/выключения. Внешний источник 1002 питания подключают к проводящим дискам для подачи электрического заряда на диски в системе 100 для производства ННО. Отрицательный потенциал источника питания соединен с катодными дисками для подачи отрицательного заряда на эти диски. Положительный потенциал источника питания соединен с анодными дисками для подачи положительного заряда на эти диски. Генератор 100 ННО является заполняемым водой, содержащей электролит, для обеспечения возможности прохождения через нее электричества. На дне генератора ННО установлен клапан 1001, через который подают водный раствор электролита. Катодные диски обеспечивают образование молекул водорода из водного раствора электролита, а анодные диски обеспечивают образование молекул кислорода из водного раствора
электролита. Газообразные водород и кислород достигают верхней части реакционной ячейки в виде пузырьков. Количество образующегося водорода и кислорода пропорционально суммарному электрическому заряду, проводимому водным раствором электролита. Газовые пузырьки 5 ННО проходят по шлангу 1006 реакционной ячейки генератора ННО и собираются в барботажном устройстве 1008 для воды. Барботажное устройство 1008 для воды выполнено с возможностью разделения пузырьков газообразного водорода и газообразного кислорода. Собранные газовые пузырьки вместе с газами содержат следы воды и
10 электролита. Барботажное устройство 1008 для воды также выполнено с возможностью очистки газа ННО с помощью химических веществ. Воду и электролит, собранные в барботажном устройстве 1008 для воды, возвращают обратно в систему для производства ННО посредством клапана 1007, соединяющего барботажное устройство 1008 для воды и
15 генератор 100 ННО. Вместо барботажного устройства применяют графеновый фильтр искрогасителя для очистки газа ННО. Импульсами звуковых волн и/или микроволнами алмазной трубки воздействуют на реакционную ячейку, содержащую электрически заряженные диски, для обеспечения образования пузырьков и образования большего
20 количества водорода и кислорода.
[00145] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения импульсами звуковых волн воздействуют на цилиндр/трубу, содержащую электрически заряженные диски, для обеспечения 25 образования пузырьков. Микроволны алмазной трубки также использованы для получения большего количества водорода и кислорода.
[00146] На ФИГ. 11 представлено схематическое изображение 30 большой установки для производства водорода и кислорода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Производственная установка содержит множество систем для производства ННО, соединенных с древовидной трубой 1105 с
образованием древовидной структуры. Множество выпускных клапанов, установленных на выходе из множества систем для производства ННО, выполнены с возможностью обеспечения объединения в единую древовидную трубу 1105. Множество древовидных труб 1105 соединяют 5 последовательно с общей коленчатой трубой 1104. Коленчатая труба 1104 выполнена с возможностью сбора газа ННО, вырабатываемого множеством генераторов ННО. Поскольку общая труба 1104 наклонена под определенным углом, собранный газ ННО поднимается в верхнюю часть установки и собирается в общем барботажном устройстве 1101 для
10 воды. Барботажное устройство 1101 для воды выполнено с возможностью разделения газообразного водорода и газообразного кислорода, причем эти газы хранят в раздельных резервуарах. Эти газы также подходят для хранения в виде жидкого водорода и жидкого кислорода. Производственная установка также содержит общую трубу
15 1102 впуска воды с резьбовой крышкой. Труба 1102 представляет собой входную точку для подачи водного раствора электролита в множество систем для производства ННО. Труба 1102 также содержит одноходовой клапан 1103 для обеспечения возможности подачи воды. Каждая древовидная труба 1105 содержит центральную трубу 1106 с
20 одноходовым клапаном для подачи воды в соответствующий генератор ННО. Древовидная труба 1105 также содержит положительное электрическое соединение 1037 и отрицательное электрическое соединение для каждого генератора 1108 ННО. Разряд молнии проходит через грозовой разрядник или молниевый фитиль (или заземление, если
25 оно выполнено в грунте), а затем через множество генераторов 100 ННО для увеличения объема образуемого газа ННО. На ФИГ. 10 представлена функциональная блок-схема системы для производства ННО. В качестве источника питания в системе используется разряд молнии, также система содержит выключатель 1005 для включения/выключения,
30 регулятор и/или транзистор 1004 и 1003 для управления разрядом молнии, полюсы которого соединяют с положительным и отрицательным контактами генератора 100 ННО.
[00147] На ФИГ. 12 представлено схематическое изображение системы для производства ННО с барьером для раздельного производства газообразного водорода и газообразного кислорода согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Для 5 раздельного сбора газообразного водорода и газообразного кислорода барьер 1201 из легированной бором синтетической алмазной пластины с высокой проводимостью установлен/размещен между положительно заряженными дисками 301 и отрицательно заряженными дисками 401. Другие проводящие материалы, используемые для изготовления
10 барьера, содержат, без ограничений, легированный бором материал из синтетического синего алмаза с высокой проводимостью, нержавеющую сталь, в частности, нержавеющую сталь 316 L, нержавеющую сталь 347 L, мелкозернистый графит, графен и смеси оксидов металлов. Барьер 1201 разделяет реакционный резервуар на две секции, первую секцию
15 101А резервуара и вторую секцию резервуара 101В. Отрицательная клемма 105 источника питания соединена с множеством отрицательно заряженных дисков 401 первой секции 101А резервуара, а положительная клемма 106 источника питания соединена с множеством положительно заряженных дисков 301 второй секции 101В резервуара.
20 Электрический ток проходит через воду от положительных заряженных дисков 301 для электризации барьера 1201. Барьер 1201 также проводит электрический ток через воду к отрицательно заряженным дискам 401. В первой секции 101А резервуара с отрицательно заряженными дисками 401 образуются пузырьки газообразного водорода, а во второй секции
25 101В резервуара с положительно заряженными дисками 301 образуются пузырьки газообразного кислорода. Барьер 1201 в реакционном резервуаре 101 полностью разделяет пузырьки газообразного кислорода и газообразного водорода. Газы достигают верхней части секций резервуара и их по отдельности собирают посредством двух шлангов
30 109А и 109В.
[00148] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения провод/кабель, изготовленный из синтетического алмаза с
высокой прочностью и способностью выдерживать большой ток при высоком напряжении, наматывают на диски. Провод/кабель изготовлены из углеродных нанотрубок, которые линейно связывают алмаз. Другие проводящие материалы, используемые для изготовления провода/кабеля, содержат, без ограничений, легированный бором синтетический синий алмаз с высокой проводимостью, нержавеющую сталь, в частности, нержавеющую сталь 316 L, нержавеющую сталь 347 L, мелкозернистый графит, графен и смеси оксидов металлов.
[00149] На ФИГ. 13 представлено перспективное изображение с пространственным разделением деталей множества звеньев, которые выполнены с возможностью проводить электричество, а на ФИГ. 14 представлена упрощенная схема соединения между множеством звеньев согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. В случае десантных машин провод/кабель, изготовленный из углеродных нанотрубок/лент и/или графена, обернутый вокруг проводящих алмазных звеньев 1301, распределяют в виде полотна или сетки по всей наружной обшивке машины. Множество клиньев 1302 вводят для поддержания и обеспечения ровной поверхности наружной обшивки машины. Проводящее полотно предотвращает повреждение десантной машины молнией и обеспечивает прохождение молнии по наружной поверхности композитной обшивки. Молния использована в качестве источника питания в системе для производства ННО. Звенья размещают в виде проводящих полотен, скрепленных вместе в наземном, воздушном или космическом пространстве, для применения в качестве грозового разрядника. Грозовой разрядник, размещенный в виде лент, прикрепляют к водородным баллонам вдоль длины лент с образованием системы для производства ННО на земле, или в воздухе, или в космическом пространстве.
[00150] На ФИГ. 15 представлено общее перспективное изображение с пространственным разделением деталей множества прямых звеньев, а на ФИГ. 16 представлена упрощенная схема
соединения между множеством прямых звеньев согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения. Провод/кабель также может проходить от земной поверхности к космической станции на нейтральной орбите в космическом пространстве, и любой конец или оба конца провода/кабеля прикрепляют к множеству генераторов ННО. Прямые звенья содержат множество коротких звеньев 1502 и множество длинных звеньев 1501. Прямые звенья 1501 соединены друг с другом с помощью соединительного штифта 1503. Использование синтетических алмазных звеньев 1501 с графитовой оберткой позволяет обеспечить прохождение провода/кабеля от земной поверхности к космической станции на нейтральной орбите в космическом пространстве и любой конец или оба конца провода/кабеля прикрепляют к множеству генераторов ННО.
[00151] После установки рам и дисков в контейнер рамы и диски погружают в жидкий азот/углерод и на протяжении 6 часов подают ток величиной 2 ампера на проводящие рамы/провода/диски или пластины. Поскольку процесс электролиза, как правило, приводит к разложению/вытравливанию всех металлов и графита, нанесение покрытия на поверхность позволяет замедлить этот процесс.
[00152] Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения систему для производства ННО альтернативно используют для получения газообразного метанола (СНзОН) вместе с газом ННО. Метанол вырабатывают на основе водорода путем применения каталитического процесса непосредственно из моноксида углерода и диоксида углерода для получения газообразного метанола. В реакционный резервуар с водным раствором электролита добавляют водоросли. Раствор выдерживают в течение определенного периода времени, предпочтительно 10 дней для повышения Ph раствора по меньшей мере до 10, чтобы сделать раствор более кислым и инициировать его разложение. Разложившиеся водоросли закачивают в машину/систему, в которой используют способ кавитации. Машина
содержит каталитический двигатель, который обеспечивает нагрев водорослей, чтобы еще сильнее разрушить их. Затем разложившиеся водоросли закачивают в генератор ННО, который выполнен с возможностью получения метана, кислорода и водорода.
[00153] В вышеприведенном описании конкретных вариантов осуществления полностью раскрыт общий характер вариантов осуществления настоящего изобретения, которые другие специалисты могут, применяя имеющиеся знания, легко изменить и/или адаптировать для различных вариантов применения таких конкретных вариантов осуществления без отступления от общей концепции и, таким образом, предполагается, что такие адаптации и изменения следует понимать как соответствующие идеям и входящие в диапазон эквивалентов раскрытых вариантов осуществления.
[00154] Следует понимать, что используемые в данном документе формулировки или терминология предназначены для описания, а не ограничения. Таким образом, хотя варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в контексте предпочтительных вариантов осуществления, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены на практике с изменениями в пределах сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.
[00155] Хотя описанные в данном документе варианты осуществления описаны как различные конкретные варианты осуществления, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение может быть осуществлено на практике с изменениями. Однако считается, что все такие изменения входят в объем формулы изобретения.
[00156] Кроме того, следует понимать, что нижеследующая формула изобретения предназначена для охвата всех общих и
специфических признаков описанных в настоящем документе вариантов осуществления и всех описаний областей применения вариантов осуществления, которые могут быть применены в рамках формулировок.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Система для получения кислорода и водорода с помощью электролиза, содержащая:
контейнер, заполненный водой с добавленными в нее гидроксидом калия и синтетическим синим алмазным материалом;
- множество непроводящих колец;
- раствор электролита, представляющий собой чистую воду, в которую добавлены твердые вещества биологического происхождения;
множество дисков, содержащее множество дисков положительного электрода, множество дисков отрицательного электрода и множество нейтральных дисков, причем
множество дисков размещены в заданной последовательности таким образом, что последовательность начинается и заканчивается диском положительного электрода или диском отрицательного электрода,
множество дисков выполнены из гофрированных металлов или неметаллов,
множество дисков содержит множество дисков с отверстиями, множество дисков с длинными щелевыми отверстиями и множество куполообразных дисков, причем
множество дисков с отверстиями использованы в качестве дисков положительного электрода,
множество дисков с длинными щелевыми отверстиями использованы в качестве дисков отрицательного электрода и нейтральных дисков, и
множество куполообразных дисков использованы в качестве дисков положительного электрода, дисков отрицательного электрода или нейтральных дисков, при этом
множество куполообразных дисков размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы,
указанное множество дисков покрыты материалом для защиты от коррозии, нанесенным в два слоя,
множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода покрыты первым слоем материала на основе морской соли и вторым слоем из графитовых или углеродных нанотрубок, при этом
первый слой материала на основе морской соли нанесен на множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода перед нанесением второго слоя из графитовых или углеродных нанотрубок на множество дисков положительного электрода и множество дисков отрицательного электрода;
- раму положительного электрода,
- раму отрицательного электрода и
- множество непроводящих пластмассовых рам; причем
рама положительного электрода, рама отрицательного электрода и множество непроводящих пластмассовых рам расположены вокруг периферийных краев множества дисков,
рама положительного электрода и рама отрицательного электрода снабжены углублениями, а
диски положительного электрода и диски отрицательного электрода снабжены множеством крючкообразных конструкций для закрепления дисков положительного электрода и дисков отрицательного электрода в соответствующих углублениях в раме положительного электрода и раме отрицательного электрода.
2. Система по п. 1, в которой металл выбран из группы, состоящей из медно-никелевого сплава, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L и металлических дисков с покрытием из смеси оксидов металлов (СОМ), причем
металл представляет собой медно-никелевый сплав, а диски из медно-никелевого сплава содержат медь и никель, смешанные в соотношении 70:30 по массе.
3. Система по п. 1, в которой неметаллический материал выбран из группы, состоящей из мелкозернистого графита, графена, углеродных нанотрубок или углеродной наноленты, металла с покрытием из смеси оксидов металлов, легированного бором синтетического синего алмаза, синтетического поликристаллического алмаза (PCD) и поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из паровой фазы (CVD).
4. Система по п. 1, в которой
множество непроводящих пластмассовых рам представляют собой рамы из полиэтилена высокой плотности (HDPE), а
множество непроводящих колец представляют собой кольца из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
5. Система по п. 1, в которой заданная последовательность выбрана из первой последовательности, второй последовательности или третьей последовательности, причем первую последовательность можно представить следующим образом [+NNNN-NNNN+ NNNN-NNNN + ], вторую последовательность можно представить следующим образом [-NNNN + NNNN-], а третью последовательность можно представить следующим образом {[-DvDx DvDx+ DvDx DvDx-] или [+DvDx DvDx - DvDx DvDx+] или [+NNNN] }, причем + представляет диск положительного электрода, - представляет диск отрицательного электрода, N представляет нейтральный диск, Dv представляет вогнутый куполообразный диск, a Dx представляет выпуклый куполообразный диск.
6. Система по п. 1, в которой рама положительного электрода снабжена множеством углублений для удержания и поддержания множества дисков положительного электрода.
7. Система по п. 1, в которой рама отрицательного электрода снабжена множеством углублений для удержания и поддержания
5.
множества дисков отрицательного электрода.
8. Система по п. 1, в которой множество непроводящих
пластмассовых рам снабжена множеством углублений для удержания и
поддержания нейтральных дисков или множества куполообразных
дисков.
9. Система по п. 1, в которой на раму положительного электрода и
раму отрицательного электрода нанесено покрытие из полиэтилена
высокой плотности (HDPE), за исключением областей углубления,
которые выполнены с возможностью поддержания и удержания дисков
положительного электрода и дисков отрицательного электрода.
10. Система по п. 1, в которой поддержка множества дисков в контейнере обеспечена таким образом, что они отделены друг от друга на заданное расстояние,
причем заданное расстояние находится в диапазоне от 1/32 дюйма (0,794 мм) до 1/4 дюйма (6,35 мм).
11. Система по п. 10, в которой заданное расстояние предпочтительно составляет 1/16 дюйма.
12. Система по п. 1, в которой контейнер изготовлен из полиэтилена высокой плотности (HDPE).
13. Система по п. 1, в которой множество дисков положительного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков кислорода при пропускании электричества через указанное множество дисков положительного электрода.
14. Система по п. 1, в которой множество дисков отрицательного электрода выполнено с возможностью выработки пузырьков водорода при пропуске электричества проходит через указанное множество
11.
дисков отрицательного электрода.
15. Система по п. 1, которая также содержит батарейный источник питания,
причем батарейный источник питания или источник питания подключен к раме положительного электрода и раме отрицательного электрода для пропуска тока к дискам положительного электрода и дискам отрицательного электрода.
16. Система по п. 1, в которой контейнер заполнен твердыми веществами биологического происхождения для получения метана, водорода и кислорода.
17. Система по п. 1, в которой
твердые вещества биологического происхождения выбраны из группы, состоящей из конечной фазы сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод, причем
конечная фаза сбрасываемого из установки для очистки сточных вод осадка сточных вод содержит мелкие частицы бактерий, водорослей и коровьего навоза, а
бактерии относятся к семейству водорослей.
18. Система по п. 1, которая также содержит:
множество удлинительных труб, прикрепленных к контейнеру; множество одноходовых клапанов, прикрепленных к множеству удлинительных труб;
верхнюю торцевую крышку; графеновый фильтр; пламегаситель и
множество шлангов, прикрепленных к множеству удлинительных
труб.
19. Система по п. 1, которая выполнена с возможностью
применения в установках для сжигания зараженных отходов в больницах и в топливных элементах автомобилей, самолетов, катеров и ракетных систем.
20. Система по п. 1, которая также содержит барьерную систему, проводящую электрические заряды, причем
барьерная система содержит барьерный диск, размещенный между диском положительного электрода и диском отрицательного электрода,
барьерный диск представляет собой диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, покрытый или легированный бором, и
диск из синтетического синего алмаза, комбинированный с бором, покрытый или легированный бором, является либо пористым, либо проницаемым для ионов, присутствующих в воде.
21. Система по п. 1, в которой рама положительного электрода снабжена первым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы положительного электрода батарейного источника питания.
22. Система по п. 1, в которой рама отрицательного электрода снабжена вторым отверстием для вставки гайки и болта для удержания электрического провода от клеммы отрицательного электрода батарейного источника питания.
23. Система по п. 1, которая также содержит провод/кабель, намотанный вокруг множества дисков, причем
провод/кабель выполнен из проводящих материалов, выбранных из группы, состоящей из проводящего легированного бором синтетического синего алмаза, нержавеющей стали, нержавеющей стали 316 L, нержавеющей стали 347 L, мелкозернистого графита, графена, смеси оксидов металлов и углеродных нанотрубок, и
многочисленные провода/кабели из синтетического алмаза
соединены линейным образом.
24. Система по п. 1, которая также содержит грозовой разрядник, соединенный с алмазным транзистором для управления электроэнергией, причем
грозовой разрядник присоединен к контейнеру, и
грозовой разрядник содержит полотно, образованное проводящими алмазными звеньями или проводящими алмазными звеньями с углеродными нанотрубками или углеродной нанолентой, образованными вокруг проводящих алмазных звеньев, действующее в качестве прерывателя или предохранителя для предотвращения повреждения молнией.
25. Система по п. 1, в которой грозовой разрядник выполнен с возможностью размещения по всей обшивке самолета/летательного аппарата в форме полотна или в форме сетки, причем
грозовой разрядник содержит полотно, образованное проводящими алмазными звеньями или проводящими алмазными звеньями с углеродными нанотрубками или углеродной нанолентой, образованными вокруг проводящих алмазных звеньев,
полотно, образованное проводящими алмазными звеньями, соединено с алмазным регулятором или транзистором, и
указанное полотно, образованное проводящими алмазными звеньями, соединено с генератором ННО, установленным в летательном аппарате, что позволяет применять молнию в качестве источника энергии для генератора ННО, предотвращать повреждение молнией самолета/летательного аппарата, обеспечить прохождение молнии по обшивке самолета/летательного аппарата или композитной обшивке и высвобождать статический разряд посредством множества алмазных молниевых фитилей.
26. Система по п. 1, в которой диск положительного электрода, диск отрицательного электрода и нейтральный диск покрыты
электропроводящим гелем для покрытия диска положительного электрода и диска отрицательного электрода,
причем электропроводящий гель выполнен из силикона, пропитанного смесью оксидов металлов (СОМ), или легированным бором алмаза, или электропроводящим материалом.
27. Система по п. 1, в которой
множество нейтральных дисков являются проводящими и покрыты непроводящим материалом для покрытия нейтрального диска, а
гелеобразный непроводящий материал выполнен из силикона, пропитанного проводящим материалом.
28. Система по п. 1, в которой гидроксид калия добавлен в воду в контейнере с добавлением 1/4 чашки хлопьев гидроксида калия КОН на галлон (3,785 л) воды.
29. Система по п. 1, в которой диск и рама положительного электрода, а также диск и рама отрицательного электрода изготовлены с использованием процесса индуцированного электронным пучком осаждения (EBID) или процесса прямого осаждения металла (DMD), лазерного осаждения металла путем выдувания порошка, спекания углеродного волокна и процесса Зй-печати с применением материала для печати, причем
материал для печати выбран из группы, состоящей из ламината, пластмассы, жидкости, металла, алмаза, измельченных волокон или листа бумаги, а
нейтральный диск и опорные рамы изготовлены с применением того же процесса, что и проводящий диск и раму, в виде одной цельной детали, поддерживающей проводящие диски и рамы.
30. Система по п. 1, в которой диски положительного электрода, диски отрицательного электрода и нейтральные диски представляют собой диски заданной формы,
30.
причем диск заданной формы выбран из группы, состоящей из плоских дисков, прямоугольных дисков, квадратных дисков и куполообразных пластин с ободками или закраинами и проводами.
31. Система по п. 1, в которой
куполообразный диск с ободком изготовлен с использованием поликристаллического алмаза, полученного путем химического осаждения из паровой фазы (CVD),
куполообразные диски размещены с образованием вогнутой формы и выпуклой формы,
куполообразные диски расположены в заданной последовательности,
заданная последовательность выбрана из группы, состоящей из + ()()-, или -()() + ()()-, или +()()-()()+, или +-+-+-+-, или +(((((((((((-,
куполообразный диск, размещенный с образованием вогнутой формы, обозначен символом "(", а
куполообразный диск, размещенный с образованием выпуклой формы, обозначен символом ")".
32. Система по п. 1, используемая в качестве источника энергии в автомобилях или беспилотных подводных аппаратах (БПА), или спутниках, или лунных базах, или беспилотных летательных аппаратах (БПЛА).
33. Установка для производства водорода и кислорода содержит множество систем для производства кислорода и водорода (ННО) с использованием электролиза, причем
множество систем для производства ННО соединено с одной трубой с образованием древовидной структуры,
множество систем для производства ННО выполнено с возможностью объединения в единую древовидную трубу посредством множества выпускных клапанов,
множество древовидных труб соединены последовательно с каждой
общей коленчатой трубой из множества общих коленчатых труб,
трубы из множества общих коленчатых труб выполнены с возможностью сбора газа ННО, вырабатываемого множеством систем для производства ННО,
5 трубы из множества общих труб наклонены под определенным
углом,
трубы из множества общих коленчатых труб соединены, соответственно, с множеством барботажных устройств для воды,
собранный газ ННО накапливается в общих барботажных 10 устройствах для воды,
общие барботажные устройства для воды выполнены с возможностью разделения газообразного водорода и газообразного кислорода с использованием графенового фильтра,
разделенные газообразный водород и газообразный кислород 15 хранят в отдельных резервуарах, и
эти газы также подходят для хранения в виде жидкого водорода и жидкого кислорода.
34. Установка для производства водорода и кислорода по п. 33, 20 которая также содержит общую трубу впуска воды с резьбовой крышкой, причем
общая труба впуска воды выполнена в виде входной точки для подачи водного раствора электролита в множество систем для производства ННО,
25 общая труба впуска воды соединена с коленчатой трубой
посредством одноходового клапана для управления расходом воды, и
общие коленчатые трубы выполнены с возможностью, соответственно, разделения и сбора водорода и кислорода.
30 35. Установка для производства водорода и кислорода по п. 33, в
которой древовидная труба содержит центральную трубу с одноходовым клапаном для подачи воды в соответствующий генератор ННО, причем древовидная труба содержит положительное электрическое соединение
и отрицательное электрическое соединение для каждого генератора ННО.
о о
о У о ° о
0{> !VO40O!0OA О О О О О О О ^О%^°О°Й°У - °?оооо о О °о"о^
- 0 о о л° о о о о о о о о ^с о 0 ^
ФИГ. 3
ФИГ 5
104
ФИГ 9
12/16
1301
Вид со стороны края
to I о
g О
со о
о о
Sud со стороны края
ФИГ. 14
ФИГ 15
ФИГ. 16
[0013] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего
[0013] Еще одна задача вариантов осуществления настоящего
[0024] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[0043] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00100] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00100] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00118] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00118] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00121] Согласно одному варианту осуществления настоящего
[00121] Согласно одному варианту осуществления настоящего
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
ФИГ. 1
ФИГ. 1
WO 2017/042639
2/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
2/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
3/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
3/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
3/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
3/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
4/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
4/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
ФИГ 6
ФИГ 6
WO 2017/042639
7/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
7/16
РСТЛВ2016/051421
ФИГ. 7
ФИГ. 7
WO 2017/042639
8/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
8/16
РСТЛВ2016/051421
ФИГ 8
ФИГ 8
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
9/16
801
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
9/16
801
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639 РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639 РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
ФИГ. 13
ФИГ. 13
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
ФИГ. 13
ФИГ. 13
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
ФИГ. 13
ФИГ. 13
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
ФИГ. 13
ФИГ. 13
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
WO 2017/042639
13/16
РСШВ2016/051421
ФИГ. 13
ФИГ. 13
WO 2017/042639
14/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
14/16
РСТЛВ2016/051421
WO 2017/042639
РСТЛВ2016/051421