электрохимический преобразователь энергии
Классы МПК: | H01M14/00 Электрохимические генераторы тока или напряжения, не предусмотренные в группах 6/00 |
Автор(ы): | Аршинов А.Н., Бурцев А.Б., Григорьева Л.К., Куклин Р.Н., Лисицын А.Л., Чижик С.П. |
Патентообладатель(и): | Товарищество с ограниченной ответственностью "Химэлектро" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-09-08 публикация патента:
20.12.1995 |
Использование: в устройствах преобразования энергии ядерного синтеза. Сущность изобретения: электрохимический преобразователь энергии содержит два палладиевых электрода, разделенных электролитом, и газовые камеры для подачи реагентов. На аноде в качестве реагента используется водород, на катоде изотоп водорода, например дейтерий.
Формула изобретения
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ, содержащий положительный и отрицательный электроды, разделенные электролитом, и газовые камеры с водородом в качестве реагентов, отличающийся тем, что положительный и отрицательный электроды выполнены из палладия, а в качестве реагента на положительном электроде взят изотоп водорода, например дейтерий.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при производстве источников тока. Известен электрохимический преобразователь энергии (ЭПЭ), в котором химическая энергия реагентов, водорода и кислорода, в результате электрохимической реакции непосредственно преобразуется в электрическую. Он содержит электроды, разделенные ионопроводящим электролитом, и газовые камеры для подачи реагентов [1]Недостатком этого ЭПЭ является недостаточная эффективность преобразования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ЭПЭ, содержащий положительный и отрицательный электроды, разделенные электролитом. К электродам с тыльной стороны примыкают газовые камеры для подачи реагентов. В качестве реагентов в обеих камерах используется водород, но при разных давлениях. В рассматриваемом ЭПЭ электрохимическим методом преобразуется энергия сжатого газа в электрическую энергию. При разряде этого ЭПЭ происходит перенос водорода из камеры высокого давления в камеру низкого давления. После выравнивания давлений ЭПЭ прекращает функционировать. Для обеспечения непрерывного функционирования необходимо постоянно поддерживать заданный перепад давлений, что связано с необходимостью затраты энергии [2] Такой ЭПЭ имеет недостаточную эффективность и невысокие удельные характеристики. Задачей изобретения является повышение эффективности преобразования энергии за счет прямого преобразования энергии ядерного синтеза в электрическую. Техническое решение задачи может быть реализовано в ЭПЭ, содержащем положительный и отрицательный палладиевые электроды, разделенные электролитом, и газовые камеры для подачи газообразных реагентов. Одним из реагентов является водород, другим изотоп водорода, например действий. Известно, что в металлоподобной среде, насыщенной растворенным в ней изотопом водорода, дейтерием, происходит слияние ядер дейтерия, завершающееся синтезом, например ядер гелия, в соответствии с реакцией. d+d ___3He+n __ 3MэB. (1)
Результатом этого, в частности, является изменение локального характера распределения положительного заряда в среде. Это вызывает перераспределение электронной плотности валентных электронов. В ходе реакции ядерного синтеза по мере накопления гелия происходит самопроизвольное смещение уровня Ферми дейтериевого электрода, уровень Ферми водородного электрода остается неизменным. Появление разности в положениях уровней Ферми свидетельствует об их различном энергосодержании. Указанная разность энергий может быть реализована в ЭПЭ в виде электроэнергии. Между водородным и дейтериевым электродами возникает разность потенциалов, определяемая изотопическим эффектом и разностью уровней Ферми. При замыкании электродов во внешней цепи течет электрический ток. Проведем оценку величины преобразуемой энергии. Изменение энергии в результате выравнивания уровней Ферми описывается выражением
E MoiNi+ rii
(2) где i и Miо электрические и химические потенциалы электронов в электродах; qi=eNi,Ni заряд и количество электронов, которыми обмениваются катоды при замыкании. Условие выравнивания электрохимического потенциала при замыкании катодов имеет вид
e(1-2) M2 M1 (3)
Из сохранения заряда следует
q1= q2. (4)
Потенциалы 1,2 линейно связаны с зарядами q1, q2:
i ci-1qi, (5) где ci емкостный коэффициент. Из системы уравнений (3-5) нетрудно получить
q1= e-1
Подстановка в формулу (2) дает исходную оценку:
E
При 1В c 10-1-103 Ф/с м3 (элек- трохимические емкости имеют порядок 10-5-10-3 Ф/см2, удельные поверхности пористых электродов 104-106 см-1) Е может составлять величину порядка 10-1-103 Дж/см3. Таким образом, в предлагаемом ЭПЭ можно преобразовать до 103 Дж/см3 энергии ядерного синтеза. Это существенно повышает эффективность ЭПЭ и его удельные характеристики.
Класс H01M14/00 Электрохимические генераторы тока или напряжения, не предусмотренные в группах 6/00