使用氢气的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种使用氢气的方法和装置。所述方法的特征在于，首先使用太阳能预加热来自海水或其它来源的水，接着进行加热步骤以便获得蒸汽，其在低温下转换成水等离子体，随后通过使用电极进行水解来分解等离子体，并随后分离所获得的氢气和氧气。氢气然后输送到打算产生水的地点，氢气经历氧化反应并回收自此产生的能量，再生水以供直接使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是经设计用于公布一种使用氢气的方法和其相应装置，这使得在期望地点 获得氢气并使用所述氢气产生液态水变得可行，且本专利技术具有新颖性和独创性步骤的显著 特征。
技术介绍
众所周知，当前我们生活在一个沙化问题日趋严重的时代，并且这正影响着地中 海边缘地区，包括例如西班牙、希腊和意大利等国家。此外，由于所谓的温室效应引起气候 发生变化，因此沙漠蔓延进程变得愈加严重。情况如此严峻，以至于学术界和意识到此问题的人们在数年前就警告说，如果我 们不寻求方案解决沙漠化问题，危险马上将会到来。为此，本项目的开发是为了防止这些问 题发生，并作为这些问题的战略解决方案。本专利技术是经设计用于提供一种经济上可行且技术上令人满意的获得氢气的方案， 目的是允许随后使用氢气就地重构水，且任选地也用于产生能量。现有技术中已知当前可用于例如基于例如天然气等有机物质获得氢气的各种方 法。然而，天然气作为来源显然不足，因为其储量不够丰富并且还有其它应用。只有在工业 部门需要非常纯的氢气的情况下才使用天然气。发酵方法也能提供氢气，但产量却很小。为 此，本项目涉及最丰富的氢气源，即海水。当前用于获得氢气的方法是通过电解液体等离子体使其分解，换句话说，就是使 用电流裂解物理学上称为等离子体(导电流体)的物质，所述等离子体是使用碳酸钠的盐 水溶液制备而来。存在从蒸汽获得等离子体的其它方法，例如基于放电形成电容等离子体，其中放 电会导致低密度气体经历转变过程，如此所述气体转化为极佳的导体。问题在于，如果水等 离子体发生分解且形成氢气和氧气，那么当这两种气体以爆炸性方式重组后，装置可能会 爆炸。也曾经尝试用热蒸汽中的可溶性盐产生水性等离子体，但产率很低。最终，有可能产生所谓的热等离子体，其是通过聚集太阳辐射或使用核电站释放 的热能将蒸汽加热到非常高的温度(3700°C )而获得。所有这些方法都需要非常高的能量 消耗。第一种方法的成本低，但依赖于太阳辐射的存在，而在核电站的情况下产率则很低， 因为等离子体的分解仅达到40%的值，除此之外还必需为此目的重新设计新的核电站。
技术实现思路
专利技术人已进行了大量的研究和实验，以便改进获得氢气的方法。具体来说，本专利技术 是经设计用于从蒸汽获得低温等离子体，因为在专利技术人所开发的理论模型中已经发现，通 过施加具有正弦波形式(其频率在微波范围内)的标量电场从蒸汽获得低温等离子体是可 行的，所述标量电场与微波范围内的蒸汽波谱的吸收峰发生谐振作用。这意味着受到微波 强辐射的蒸汽经历转变过程，且获得等离子体(即具有极佳传导性且吸收峰的值很低的抗4磁性流体)的性质。选择容器的几何形状通过谐振实现该目的。由专利技术人设计以实施所述 方法的装置基本上包含具有二十面体结构的电磁波加热器和具有八面体结构的等离子体 发生器，其中可改变蒸汽的压力和温度，从而将蒸汽转化成等离子体，并且包含使用微波标 量电场(或具有标势的场)形式的电磁波以便最优化所述方法。因此优选存在多个(例如 3个)并联装置，以便维持恒定的生产率。基于水等离子体，有可能通过电解来分解水并分离相应气体，其中在具有一定几 何形式且类似于等离子体发生器起作用的装置中使用两个以直流电供电的电极。氢气和氧 气将独立地分离到压力罐中。在分离气体之后，将其供应到储罐，在储罐中压缩，并准备用最适当的程序进行输 送。对用于此过程的泵(以及整个设备的泵)所供应的动力是通过可再生能量或电力网的 夜间供电提供。如同等离子体发生器中那样，提供三个与后者串联并行排列的元件，以便维持恒 定的生产率。向每一等离子体发生器的电解器的供料，不发生任何交叉流动。在获得氢气之后，根据本专利技术的使用氢气的方法包括将氢气输送到所需地点，在 此处氢气与空气中的氧气重组以便在所需地点再次获得水。上述重组可用替代性热机、涡 轮机或燃料电池进行，这使得再次获得可用于一般目的的水和能量成为可能。关于本专利技术， 必须考虑在八面体内部获得的标量电场具有更大的效应，因为材料内的转变会过大。实际 上，标量电场的能量降低材料的内部能量，但这种降低事实上是无限的，因为其直接作用于 材料的结构，而不是用于产生电流。基于对水自身组分的作用，氢和氧之间的键变弱，且键 最终分离。标量电场的一个特征是既不涉及电流也不涉及磁场，并且这是等离子体的整个分 解过程的基础事实。实际上，如果打算分解通过组合两种初始气体而形成的水，必需作用于 等离子体，以便通过用标量电场改变氢和氧之间的键来获得这两者的分离。然而，如果在等 离子体内部出现热梯度或任何类型的不稳定性，那么这些矢量场会产生电流，电流又会产 生矢量磁场，包括标量电场，其效应与上述标量电场相反，换句话说，存在使打算分离的水 的各组分的能量复原的趋势。总而言之，由任何类型的不稳定性诱导的电流促进气体的重 组和过程效率的损失。为此，优先事项是选择有助于提供具有稳定性的等离子体的“稳定” 几何结构。一般来说，任何类型的不稳定性都会对等离子体以及任何中间过程提供能量，且 因此最大稳定性的标准将用作氢气制造的不同阶段所用的所有元件或装置的设计标准。关于为等离子体发生器和电解器选择几何结构，已经发现柏拉图立体(十二面体 除外)具有稳定的几何性质，但程度不同。如果我们用立方体开始分析，那么会发现此物体 具有最低的能级。此外，立方体几何结构不适用，且因此不适合于我们的目标。然后用二十 面体，最后用八面体开始分析。因为蒸发过程和等离子体产生过程中的任何类型的不稳定 性都会促进能量损失和所有过程的效率降低，所以选择二十面体作为最适合于蒸发器的几 何结构，且选择八面体作为最适合于电解器的几何结构。就材料的选择而言，在蒸发器的二十面体中不存在重大问题，因为欲蒸发的水在 高蒸汽压力下不可能含有污染物，且因此足以用于选择由钢或镍钢组成的稳定材料。然而， 二十面体的上表面不仅用作所述形状的包围面，而且打算用作天线，或用作发射微波辐射且加热二十面体内所容纳的水的定向天线的载体。这些表面只有当水是海水或不含污染物 时才与蒸汽接触。必须考虑到，在八面体内，与等离子体接触的内表面除了作为包围面外，还用作与 发射与该微波频率范围内的蒸汽波谱吸收峰谐振的微波场的天线，且可能会因影响发射器 天线并使材料迅速劣化的冷聚变过程而受损。为此，鉴于等离子体具有高水平的反应性，这 些表面必须用耐久且稳定的材料覆盖。海水将经由位于二十面体下部的管道进入蒸发器，而盐水将经由所述管道排出。总的来说，将使用距海岸法定距离处收集的海水，且通过优选在可再生能量装置 中产生的能量或通过电力网的夜间供电将海水供应到泵。然后使用用于生活热水等的已知 技术，用太阳能预加热水，且使用热能-太阳能程序可能会直接产生蒸汽。当水处于特定温 度时，将其引入加热器以便通过使用电磁波获得适当温度和压力，使得当水蒸发时，其将留 下呈盐水形式的残余物，所述盐水将送回到大海或能够在特定条件下出售。为了更好地理解本专利技术，且经由说明性而非限制性的实施例，附上解释本专利技术的 示意图。附图说明图1示意性地展示根据本专利技术用于产生氢气的一组元件。图2详细展示水的捕集和预加热。图3以放大比例示意性地展示加热器_蒸发器。图4是等离子体发生器的透视图。具体实施例方式本专利技术是基于丰富的水源，例如来源于大海或另一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用氢气的方法，其特征在于所述氢气是来源于海水或另一种类型的水的供应源，其中使用太阳能预加热所述水，随后是加热所述水阶段以便获得蒸汽，所述蒸汽在低温下转换成水等离子体，所述等离子体接着通过用电极水解而发生分解，随后分离所得的氢气和氧气，所述氢气接着输送到打算产生水的位置，氧化所述氢气并回收能量，并再生水以供直接使用。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】ES 2007-11-14 P200703012一种使用氢气的方法，其特征在于所述氢气是来源于海水或另一种类型的水的供应源，其中使用太阳能预加热所述水，随后是加热所述水阶段以便获得蒸汽，所述蒸汽在低温下转换成水等离子体，所述等离子体接着通过用电极水解而发生分解，随后分离所得的氢气和氧气，所述氢气接着输送到打算产生水的位置，氧化所述氢气并回收能量，并再生水以供直接使用。2.根据权利要求1所述的使用氢气的方法，其特征在于用太阳热能预加热所述水是通 过将所述水加热到约40°C与60°C之间的温度来进行。3.根据权利要求2所述的使用氢气的方法，其特征在于预加热所述水是在约50°C下进行。4.根据权利要求1所述的使用氢气的方法，其特征在于加热所述水以形成蒸汽是用微 波矢量电场进行，所述矢量电场与在所述波长范围内的所述水的吸收峰处于谐振关系。5.根据权利要求4所述的使用氢气的方法，其特征在于加热所述水会形成压力大约在 0.5巴与5巴之间的蒸汽。6.根据权利要求5所述的使用氢气的方法，其特征在于所述蒸汽压力是大约2巴。7.根据权利要求1所述的使用氢气的方法，其特征在于从所述蒸汽形成所述等离子体 是用微波标量电场进行，所述标量电场与在所述波长范围内的所述蒸汽吸收峰处于谐振关 系。8.一种实施根据权利要求1到7所述的方法的装置，其特征在于加热以便产生所述蒸 汽是在具有二十面体结构的反应器中进行，且产生所述等离子体和用电极电解所述等离子 体以使其分解是在具有八面体结构的反应器中进行。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：菲德尔佛朗科冈萨雷斯，亚历山德拉米格尔桑切斯，阿尔佩托鲁伊斯罗德里格斯，
申请(专利权)人：菲德尔佛朗科冈萨雷斯，亚历山德拉米格尔桑切斯，阿尔佩托鲁伊斯罗德里格斯，
类型：发明
国别省市：ES[西班牙]