Раздел 2. Альтернативные источники получения электрической энергии. Получение электрической энергии

Получение - электрическая энергия - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Получение - электрическая энергия

Cтраница 1

Получение электрической энергии от химического источника тока возможно лишь при протекании в нем химической реакции. Однако не всякая химическая реакция может быть применена для получения электрической энергии.  [1]

Получение электрической энергии с применением МГД-генератора основано также на явлении электромагнитной индукции. Только проводником, пересекающим магнитные силовые линии, является не твердый металлический проводник, а движущийся поток газа, нагретый до температуры, при которой он частично ионизируется и становится электропроводным. Как и во всяком проводинке, движущемся в магнитном поле и пересекающем его силовые линии, в потоке горячего газа ( плазме) наводится ЭДС, которую затем используют.  [2]

Для получения электрической энергии на автомобиле устанавливают источники электрического тока - генератор и аккумуляторную батарею. Генератор превращает механическую энергию в электрическую, а аккумуляторная батарея - химическую энергию в электрическую.  [3]

Для получения электрической энергии используются естественные источники энергии или энергетические ресурсы.  [4]

Для получения электрической энергии теоретически мыслимо воспользоваться любой окислительно-восстановительной реакцией.  [6]

Для получения электрической энергии используют геотермальные воды и пар с более высокими энергетическими параметрами. Геотермальные электростанции уже действуют в Исландии, Италии, на Новой Зеландии, в Мексике, США, Конго и Японии; их общая мощность превышает 700 млн. кет.  [7]

Возможность получения электрической энергии из других видов энергии связана с тем, что на заряженные частицы кроме сил электрического поля при определенных условиях могут действовать силы, обусловленные неэлектромагнитными процессами. Эти силы, называемые сторонними, возникают при химических реакциях, нагревании контакта разнородных металлов или полупроводников, при освещении фотоэлементов и в некоторых других случаях.  [8]

Процесс получения электрической энергии на тепловых станциях заключается в последовательном преобразовании энергии сжигаемого топлива в тепловую энергию, тепловой энергии - в механическую энергию вращения первичного двигателя и механической энергии генератора - в электрическую энергию.  [9]

Процесс получения электрической энергии начинается с выработки пара.  [10]

Однако возможность получения электрической энергии в больших количествах сразу же поставила перед техникой другую очень важную и принципиально совершенно новую задачу, именно задачу транспортирования энергии, передачи ее из одного места в другое.  [11]

Физические процессы получения электрической энергии различаются в зависимости от вида преобразуемой энергии. Главное различие состоит в природе сил, которые разделяют положительный и отрицательный заряды в веществе.  [12]

Физические процессы получения электрической энергии протекают в зависимости от вида преобразуемой энергии.  [14]

Однако возможность получения электрической энергии в больших количествах сразу же поставила перед техникой другую очень важную и принципиально совершенно новую задачу, именно задачу транспортирования энергии, передачи ее из одного места в другое.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Раздел 2. Альтернативные источники получения электрической энергии

Тема 2.1. Нетрадиционные способы получения электрической энергии

2.1.1. Электростанции, использующие нетрадиционные виды энергии

Использование любого вида энергии и производство электроэнергии сопровождается образованием многих загрязнителей воды и воздуха: выброс из дымовых труб, сброс тёплой воды в естественные водоисточники, ядерные отходы и т.д. Человек оказывает большое влияние на окружающую его среду. Традиционное производство электрической и тепловой энергии, дающее огромное количество вредных выбросов в атмосферу, ―один из многих видов деятельности человека.

Нетрадиционное получение электроэнергии получается более мягким в смысле воздействия на окружающую среду, чем сжигание ископаемого органического топлива. За последнее время интерес к нетрадиционным источникам энергии стал возрастать более интенсивнее. Так запасы ископаемого топлива понемногу исчерпывают себя. К 2050 году запасы угля, нефти и газа сократятся втрое по сравнению с 1980 годом, а природные виды энергии неисчерпаемы. Повышение цен на нефть, газ послужило главной причиной того, что человечество вновь обратило внимание на водную, ветровую, солнечную и другие виды энергии. Все эти виды энергии относятся к возобновляемым.

Солнечная энергия ― это самый значительный из всех нетрадиционных энергоресурсов. Она является источником ряда других неисчерпаемых источников энергии: ветровой, энергии приливных волн и волн морей и океанов, энергии разности температур слоёв воды в океанах, тепла геотермальных вод и т.д.

Солнечная энергия ― это кинетическая энергия излучения света и тепла, образующаяся в результате реакций в недрах Солнца. Энергия солнечных лучей у поверхности Земли изменяется в зависимости от местоположения данного района, времени суток и состояния атмосферы. Ежегодное количество солнечной энергии у поверхности земли превышает в 25 раз все разведанные запасы угля и в 3÷10 тысяч раз больше ежегодно расходуемой энергии человечеством.

Солнечную энергию можно использовать для производства электроэнергии различными способами: преобразованием её в тепловую энергию и затем в электрическую по обычной схеме ТЭС, непосредственным её преобразованием в электрическую энергию с помощью солнечных батарей. Солнечные электростанции устанавливаются в районах, где интенсивность солнечной радиации достаточно высока и стабильна. Например, в Средней Азии, Крыму, Забайкалье. В этих районах время солнечного освещения составляет 2000÷3000 часов в год.

Впервые солнечная электростанция (СЭС-5) была построена и введена в эксплуатацию на Крымском побережье Азовского моря мощностью 5 МВт. Идею создания солнечной электростанции (СЭС) выдвинул впервые российский инженер Н. В. Линицкий, который предложил использовать схему СЭС с центральным башенным приёмником (солнечной башней). Такое решение характерно для большинства работающих и строящихся СЭС. Крымская СЭС-5 предназначена главным образом для проведения экспериментов, направленных на отработку и усовершенствование систем и режимов эксплуатации крупных СЭС башенного типа. Вместе с тем, СЭС-5 вырабатывает электроэнергию и выдаёт её в Крымскую энергосистему.

В чём же заключается башенный принцип СЭС? Вокруг центрального приёмника, который называется солнечной башней, предусматривается большое поле огромных зеркал (гелиостатов), вращающихся вслед за солнцем и отражающих солнечные лучи на вершину солнечной башни. Являясь отличными рефлекторами, они отражают почти 90% падающего солнечного излучения. Благодаря вогнутой форме зеркала концентрируют пучок света в направлении парогенератора, установленного на вершине солнечной башни. При помощи двух электродвигателей гелиостаты поворачиваются по азимуту и высоте. Ночью, а также в несолнечные часы или при большой скорости ветра гелиостаты устанавливают неподвижно зеркальной поверхностью вниз, к земле, чтобы на них не оседала пыль. Солнечные лучи нагревают поверхность барабанного парогенератора с естественной циркуляцией. Получаемый пар используется для выработки электроэнергии в турбоагрегате. Например, на СЭС-5 в Крыму стоит реконструированная турбина типа ПТ-12-35/10М. Высота башни составляет 70 м, площадь поверхности нагрева парогенератора 154 м2. Расход электроэнергии на собственные нужды СЭС-5 достаточно велик и составляет 15%. КПД по энергии отражённого от зеркал теплового потока равен около 15%, а термический КПД электростанции составляет 32%. Основной недостаток солнечных электростанций с солнечной башней ― это перебои их работы в ночное время, при непогоде и широкого распространения они не получили.

Другой принцип солнечных электростанций ― это применение солнечных прудов. Это более дешёвый способ улавливания солнечной энергии. Искусственный водоём частично заполняется рассолом (очень солёной водой), поверх которого находится пресная вода. Плотность рассола гораздо выше, поэтому он остаётся на дне и с верхним слоем почти не смешивается. Солнечные лучи без помех проходят через пресную воду, но поглощаются рассолом, превращаясь при этом в тепло. Верхний слой действует как изоляция, не позволяя нижнему остывать. Другими словами, в солнечных прудах используется тот же принцип, что и парниках, только земля и стекло заменены соответственно рассолом и пресной водой. Горячий раствор соли может циркулировать по трубам, отапливая помещения, или использоваться для выработки электроэнергии. Горячим раствором нагревают жидкости с низкой точкой кипения, которые, испаряясь, приводят в движение турбогенераторы низкого давления. Так как солнечный пруд представляет собой высокоэффективный теплоаккумулятор, то с его помощью можно получать энергию непрерывно.

К недостаткам всех перечисленных установок преобразования солнечной энергии относится то, что для них нужны большие площади, причём относительно недалеко от потребителя (в пределах 80 км).Иначе потери при передачи электроэнергии на более дальние расстояния будут недопустимо высоки.

К преимуществам можно отнести следующее:

1. при замене солнечной энергии ископаемого топлива уменьшается загрязнение воздуха и воды.

2. Замена ископаемого топлива означает сокращение добычи нефти.

3. Заменяя атомное топливо, снижается угроза распространения атомного оружия и засорения окружающей среды атомными отходами.

Другим методом производства электрической энергии на базе высоко- или среднетемпературных геотермальных вод является использование процесса с применением двухконтурного цикла. В этом процессе вода, полученная из бассейна, используется для нагрева теплоносителя второго контура, имеющего низкую температуру кипения. Пар, образовавшийся в результате кипения этой жидкости, используется для привода турбины. Отработавший пар конденсируется и вновь пропускается через теплообменник, создавая тем самым замкнутый цикл. Такие установки, которые используют фреон в качестве теплоносителя второго контура, в настоящее время разработаны для промышленного освоения в диапазоне температур в пределах 100÷1500С и при единичной электрической мощности 10÷100 КВт. Такие установки могут быть использованы для производства электроэнергии в отдалённых районах.

Теперь рассмотрим горячие системы вулканического происхождения. К этому типу геотермальных ресурсов относится магма. Получение геотермальной энергии непосредственно из магмы пока технически неосуществимо. Технология, необходимая для использования энергии магмы, только начинает разрабатываться.

Предварительные технические разработки этого метода предусматривают устройство замкнутого контура с циркулирующей по нему жидкостью, проходящей через магму.

Рис. 49.

Сначала пробуривают скважину, достигающую области залегания магмы, а затем через неё в породу под большим давлением закачивают холодную воду, что приводит к образованию в ней трещин. После этого через образованную таким образом зону породы с трещинами пробуривают вторую скважину. Геотермальные системы этого типа могут существовать в тех районах, где в зоне с высокими значениями теплового потока располагаются глубокозалегающий осадочный бассейн. Это ― парижский, Венгерский бассейны. В этих зонах температура воды, поступающая из скважин, может достигать 100÷1500С. Такие станции будут работать лет через 12÷15.

Самыми большими резервуарами накопленной энергии являются огромные пространства беспрерывно перемещающихся водных потоков ― это океаны, покрывающих около 71% всей земной поверхности. Известно, что запасы энергии в мировом океане колоссальны. Так тепловая (внутренняя), соответствующая перегреву поверхностных вод океана по сравнению с донными на 200С, имеет величину порядка 1023 КДж. Кинетическая энергия океанских течений, приливов и отливов оценивается величиной 1016 КДж. Но пока что люди умеют использовать лишь ничтожные доли этой энергии. Да и то ценой больших капиталовложений и долгосрочной окупаемостью. Однако происходящее весьма быстрое истощение запасов ископаемых топлив, особенно нефти и газа, использование которых к тому же связано с существенным загрязнением окружающей среды, включая сюда также и тепловое «загрязнение» от ТЭС и АЭС, и грозящее различными катаклизмами, в том числе и климатическими последствиями повышения уровня атмосферной углекислоты.

Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС).

Солнце нагревает воздух и вызывает ветры, волнующие поверхность океана. Оно же нагревает воду, накапливающую тепловую энергию. Солнечное и лунное притяжение вызывает приливы и отливы, периодически перемещающие огромные массы воды.

Могущественный древний король Норвегии, Дании и Англии Канют готовился к торжественному и совершенно необходимому ритуалу ― ему предстояло остановить океанские воды, накатывающие на берег. Он облачался в королевские одежды, брал в руки скипетр, садился на трон, который устанавливали на носилки, и приказывал своим подданным нести его на берег. Там он дожидался, пока прилив достигал высшей точки. Только тогда поднимал он свой скипетр и грозно повелевал океанским волнам остановиться и ступать назад. Волны послушно отступали. Неизвестно, верил ли он в свою власть над водами или просто использовал наблюдения за строгой периодичностью приливов и отливов, но для него и его придворных ― людей, живших более 1000 лет назад, происхождение приливов и отливов, видимо, было совершенно загадочным.

Многие века задумывались люди над тем, что заставляет могучие воды океана с точностью хронометра дважды в сутки подниматься и опускаться. В средние века некоторые были убеждены, что приливы происходят из-за того, что ангел небесный опускает ногу в воды океана. Только теория всемирного тяготения, предложенная Ньютоном, смогла правильно истолковать загадочное явление.

Именно притяжение Солнца и Луны создаёт гигантскую приливную волну. Энергия, которую несёт с собой эта волна, колоссальна. Приливная волна Индийского океана катится на 250 километров против течения реки Ганг, а приливная волна Атлантического океана распространяется по могучей Амазонке на 900 километров. В некоторых местах высота её достигает 18÷20 метров.

Трение приливной волны о дно берега затормаживает даже вращение Земли. Разумеется, за время жизни одного поколения это торможение совершенно неощутимо, но за миллионы лет счёт времени пойдёт уже не за секунды. За последние 400 миллионов лет длина земных суток из-за этого торможения увеличилась на целых два часа: с 22 до 24 часов. Именно по торможению вращения Земли удалось подсчитать общий энергетический потенциал прилива. Это 1,7 млрд. кВт, из которых примерно одна треть приходится на долю морского прилива у берегов. Пренебрегать таким источником энергии человек просто не имеет право.

По-настоящему задумались инженеры об использовании силы прилива в ХХ веке, когда появились не только способы превращать приливную энергию в механическую, но и были освоены способы превращения механической энергии в электрическую.

В 1935 году американцы предприняли попытку построить мощную приливную электростанцию в заливе Пассамакводди. В проекте предусматривалось компенсировать основной недостаток приливной энергии ― её цикличность. Ведь прилив будет вращать турбину в одном направлении, а отлив – в другом, а между циклами неизбежна пауза, когда турбина вообще остановится. Эта задача решалась созданием огромного бассейна, в который вода должна была закачиваться во время самого высокого прилива, а затем постепенно использоваться для вращения турбин во время паузы.

Рис. 50 Схема образования приливной волны.

Уже вскоре стало ясно, что строительство электростанции обойдётся баснословно дорого ― почти вчетверо дороже, чем строительство тепловой электростанции. Через полгода после начала строительство было прекращено.

Исследования российских учёных показали, что не цикличность приливов привела к неудаче строительства приливной электростанции. Ничего не поделаешь с тем, что энергия приливов неравномерна. Нужно только правильно поставить задачу и не требовать непрерывной работы приливной электростанции с одной и той же мощностью.

Наши учёные предложили использовать приливную энергию для того, чтобы компенсировать неизбежные перепады в энергопотреблении, весьма значительные в зависимости от времени суток. Если создать связку речной ГЭС с приливной, то в паре они смогут обеспечить равномерное производство энергии. Когда прилив высок, ГЭС сможет уменьшить производство энергии, а сэкономленная в водохранилище вода будет использована в период слабых приливов. А в то время, когда наступит пауза между приливом и отливом, нагрузку возьмёт на себя ГЭС.

С 1967 г. в устье реки Ранс во Франции на приливах высотой до 13 м работает ПЭС мощностью 240 МВт. При строительстве электростанции «Ранс», которая возводилась прямо на месте её будущей работы, почти четвёртая часть средств ушла на устройство перемычки и осушение котлована для машинного зала.

Российский инженер Бернштейн разработал удобный способ постройки блоков ПЭС, буксируемых на плаву в нужные места, и рассчитал процедуру включения ПЭС в энергосети в часы их максимальной нагрузки потребителям. По его идее была построена ПЭС в 1968 г. в Кислой губе недалеко от г. Мурманска.

Летом 1968 года от мыса Притыка вблизи Мурманска отошёл необычный караван. Могучие буксиры тащили за собой понтоны, а на них располагалось здание приливной электростанции. Караван благополучно прошёл почти сто километров по Кольскому заливу и доставил свой груз в губу Кислую, где здание со смонтированными в нём гидроагрегатом и технологическим оборудованием поставили на заранее подготовленное основание.

Этот наплавной метод строительства приливных электростанций во всём мире известен под названием «советский». Преимущества его огромны. Во-первых, строительство электростанций ведётся не в суровых условиях морского побережья, а во вполне благоприятной заводской обстановке где-нибудь в приморском промышленном центре. Готовые блоки по морю переправляются к месту своей будущей работе. Во-вторых, отпадает необходимость в устройстве перемычек, которыми при строительстве от моря отсекается залив, предназначенный выполнять роль бассейна будущей приливной электростанции.

Когда появились первые проекты приливных электростанций, многие специалисты утверждали, что их сооружение является просто дорогостоящим капризом. Но работы инженеров и специалистов многих стран, опыт эксплуатации первых электростанций наглядно показали, что приливная энергетика ― это вполне реальное дело. По некоторым оптимистическим оценкам специалистов, электростанции, использующие энергию приливов, уже скоро смогут дать человечеству заметную часть необходимой энергии.

Российский метод строительства приливных электростанций наплавленным способом привёл к тому, что стоимость одного киловатта мощности даже у экспериментальной Кислогубской приливной электростанции (ПЭС) лишь ненамного превысила стоимость киловатта, полученного привычными способами.

В настоящее время в России разрабатываются проекты гигантских приливных электростанций.

Уже много лет размышляют специалисты над проблемой использования энергии волн, рождённых ветром и морем. Особенно интенсивно такие исследования ведутся в островных

Рис. 51 Буксировка здания приливной электростанции.

странах: в Великобритании и Японии. Число энтузиастов было столь велико, что только в Великобритании к 1980 году было запатентовано около 340 устройств, перерабатывающих энергию волн. Однако из-за огромных недостатков ни одно из этих устройств не получило практического воплощения.

К настоящему времени осталось всего несколько конструкций, усовершенствованием которых занимаются учёные и инженеры.

Одна из таких конструкций, получившая название «нырок», разработана профессором физики Эдинбургского университета Стефаном Солтером. Первая из построенных им моделей напоминала продолговатую каплю, покачивающуюся в воде, словно ныряющая утка, чем и объясняется название устройства. «Нырок» поднимается и опускается вместе с волнами, при этом он приводит в действие насос. Насос качает воду, которая вращает турбину, и генератор производит ток.

В готовом виде волновая электростанция будет состоять из многочисленных стальных и цементных ячеек, каждая размером с дом. В открытом море волны приведут в действие гигантские гидравлические насосы, вода под давлением поступит в электрогенератор, который будет вырабатывать электроэнергию, передаваемую на берег по подводному кабелю.

П

Рис. 52 «Нырок» Солтера.

о расчётам авторов данного проекта, с одного метра цепи, состоящей из таких поплавков, можно будет получать от 30 до 50 кВт электроэнергии. Цепь длиной в 480 километров выработает столько энергии, сколько производят её в настоящее время все электростанции Великобритании.

В восьмидесятых годах прошлого века приступили к испытаниям ещё одной конструкции, предназначенной для использования энергии морских волн. Это устройство представляет собой плот, состоящий из трех шарнирно соединенных между собой понтонов. Понтоны, повторяя движения волнующейся водной поверхности, приводят в движение гидравлические устройства, которые, в свою очередь, соединены через гидросистему с генератором. По оценкам авторов проекта, одиночный плот размером 50 на 100 метров способен произвести 2000 кВт электроэнергии. Предполагается создать цепь таких плотов в бурном море вблизи берегов Шотландии. Цепь длиной 25 километров, по предположениям ученых, сможет развить мощность до 500 тысяч кВт. Это близко к мощности Днепрогэса.

Первыми создателями действующих устройств, преобразующих энергию волн в электрическую, были японские инженеры. Они создали портовые бакены, или буи, которые светили, используя электричество, рожденное энергией волн. Волновая энергия преобразовывалась в электрическую либо посредством длинных вертикальных стержней, приводимых в движение волнами, либо посредством механизмов маятникового типа, раскачиваемых волнами. Сейчас сотни таких бакенов, установленных в разных местах океана, указывают путь кораблям светом, рожденным волновой энергией. Разрабатываются в Японии и проекты крупномасштабных волновых электростанций. В основу их положен принцип использования воздуха, который сжимается подвижными частями электростанции под действием волн, а потом приводит в движение воздушную турбину, вращающую электрогенератор.

Заманчивой кажется и идея использования энергии морского прибоя, особенно сильного в Северной Атлантике. Некоторая часть этой огромной энергии должна вскоре начать использоваться у берегов Норвегии. Прибойная электростанция, по замыслу норвежских инженеров,— это устойчивое бетонное сооружение с открытой в сторону моря камерой, в которую попадают волны прибоя. Под водой у камеры имеется широкое отверстие, выходящее в вертикальную бетонную шахту, в верхней части которой установлена воздушная турбина.

Накатывающаяся вода заполняет камеру, уровень воды в шахте повышается, а когда вода спадает — понижается. Поверхность воды в шахте становится своеобразным поршнем, который движется и прогоняет воздух через турбину. Хотя поток воздуха все время меняет направление, конструкция турбины такова, что направление ее вращения от направления потока воздуха не зависит. Как обычно, турбина вращает электрогенератор. Задача решена — механическая энергия прибоя превратилась в удобную для использования электрическую.

Мощность экспериментального блока — 400 кВт. Если его эксплуатация окажется успешной, ничего не препятствует постройке целой цепи таких блоков, которые смогут производить большие количества энергии.

Все подобного рода экспериментальные установки пока еще очень несовершенны. Неясно, можно ли вообще создать мощную волновую электростанцию? Как она будет себя вести при шторме? Может быть, генераторы не выдержат сильных волн? Абсолютно неясно, существуют ли материалы, способные долгое время выдерживать воздействие морской воды, не подвергаясь коррозии,— ведь необходимость в частой замене проржавевших узлов может оказаться экономически невыгодной. В общем, вопросов пока больше, чем ответов. Остается лишь надеяться, что усилия ученых принесут плоды и огромная энергия морских волн перестанет расходоваться впустую, не внося своего вклада в мировой энергетический баланс.

Рис. 53 Электростанция, использующая энергию воды и ветра.

Есть еще один источник энергии, заключенной в океане, который будоражит воображение изобретателей. Это — энергия морских течений, могучих рек в океане, несущих невообразимые массы воды. Крупнейшие из них — Гольфстрим и Куросио — несут, соответственно, 83 и 55 млн. м3 воды в секунду. С точки зрения энергетики, это означает примерно 3 млрд. неиспользованных кВт! Трудно пройти мимо столь обильного и постоянного источника энергии. Проекты использования энергии морских течений на благо людей не заставили себя ждать.

Существование океанских течений отметил еще Христофор Колумб. В своем плавании к берегам Южной Америки он попал в полосу быстрого западного течения. Тогда великий путешественник сделал в своем дневнике примечательную запись: «Я считаю доказанным, что воды морей, как и небеса, движутся с востока на запад». Но еще много веков причины возникновения устойчивых течений в океане оставались невыясненными. Только в 1835 году Гаспар Густав де Кориолис, знаменитый французский математик и механик, опубликовал работу, в которой вывел уравнения, описывающие влияние вращения Земли на возникновение воздушных и водных течений, и обнаружил существование неизвестных ранее сил, названных кориолисовыми. В честь Кориолиса получил имя разрабатываемый в США проект использования энергии американской части Гольфстрима — Флоридского течения.

Это течение несет в пятьдесят раз больше воды, чем все реки мира. Да и скорость его довольно приличная — свыше 8 километров в час. Ученые подсчитали: если удастся извлечь хотя бы 4% заключенной в течении энергии, мощность станции могла бы составить один-два миллиона киловатт.

Рис. 54 Установка турбины по проекту «Кариолис».

По проекту «Кориолис» у побережья Флориды должны быть установлены десятки гигантских труб, размером с городской квартал с заключенными в них водяными турбинами. Заякоренные на небольшой глубине, они смогут так же непрерывно, как постоянно само течение, вырабатывать электроэнергию, которой, по расчетам авторов проекта, должно хватить для удовлетворения всех нужд штата. Экологически этот способ получения энергии совершенно чист, окружающая среда не загрязняется. Высказывались опасения, что из-за работы турбин в океане могут возникать огромные волны, но исследования показали, что волны не превысят обычных. Конечно, трудности осуществления проекта и технические, и экономические — огромны. Изобретатели, однако, не теряют оптимизма.

Возможно, в недалеком будущем пройдут первые эксперименты на небольших моделях агрегатов. «Мини-Кориолисы» предполагается установить у берегов Австралии, в Торресовом проливе, где скорость морского течения составляет 15 километров в час. Подводные турбины диаметром около шести метров и мощностью 400 кВт послужат хорошей моделью, на которой изобретатели смогут отработать основные узлы будущих турбин-гигантов.

Не только механической энергией — энергией приливов, морских течений и волн — богат океан. Это — самый большой на Земле аккумулятор тепловой энергии. На поверхности океана в тропиках вода нагрета до 20—25°С. В глубине она гораздо холоднее. А если есть разность температур, значит, есть и возможность получения энергии. Поэтому в последние годы появились проекты извлечения из океана и этой энергии.

Собственно, никаких новых научных проблем использование тепла океана не ставит. Более ста лет назад французский физик д'Арсонваль предложил использовать имеющуюся в океане разность температур для получения энергии. Принцип действия морской тепловой электростанции прост: теплая океанская вода направляется в теплообменник, в котором испаряется какая-либо низкокипящая жидкость (д'Арсонваль предложил использовать в качестве такой жидкости аммиак, температура кипения которого всего 33,3°С). Пары аммиака вращают турбину, вырабатывающую электроэнергию, а потом поступают в другой теплообменник, в который подается холодная вода с тысячеметровой глубины, где ее температура все­го 5°С. Пары аммиака конденсируются, аммиак вновь поступает в первый теплообменник. Цикл повторяется.

Казалось бы, все довольно просто, но технические трудности в осуществлении такого проекта оказались немалыми. Совсем не просто изготовить теплообменник для столь небольшой разницы температур, нелегко поднять воду с большой глубины, сложно передать энергию на берег.

Тем не менее еще в 1929 году соотечественник д'Арсонваля Жорж Клод совершил первую попытку извлечь тепловую энергию океана и преобразовать ее в электрическую. Чтобы не задумываться над проблемой передачи энергии на сушу, Клод построил свою электростанцию на берегу залива Матансас на Кубе. Это была станция, работающая в так называемом открытом цикле: нагретая морская вода использовалась для приведения в действие паровой установки, а затем сбрасывалась обратно в океан. Открытый цикл очень усложнял установку — ведь чтобы превратить воду в пар при низкой температуре, нужно создать вакуум (при нормальном давлении, как известно, вода кипит примерно при 100° С, и температура кипения снижается только с падением давления). Изобретателю удалось преодолеть затруднения, и первая электростанция, использующая тепловую энергию океана, вскоре дала ток. Мощность ее составила 22 кВт, но чтобы их получить, приходилось тратить 80 кВт на работу вакуум-насоса и насосов, подающих холодную воду по трубе длиной два с половиной километра. Но цель изобретателя была достигнута: энергию получить удалось! Дальнейшему совершенствованию установки помешала авария — во время шторма была повреждена и унесена в море труба для подачи холодной воды. Эксперимент пришлось прекратить. Впоследствии Клод сделал еще несколько попыток построить энергетические установки, использующие теплую воду тропических морей. Все они завершились неудачей. Только в наши дни, используя достижения науки и техники, возобновились попытки использовать тепловую энергию океана. Специалисты разных стран объединились для разработки и выполнения обширной программы исследований, получившей название «ОТЕК».

Рис.55.

С августа по ноябрь 1979 года вблизи Гавайских островов производилась пробная эксплуатация установки «Мини-ОТЕК» мощностью 50 кВт. В ней в качестве теплоносителя использовался жидкий пропан, а в качестве привода генератора — турбина высокого давления. Эти усовершенствования дали возможность существенно превзойти результат Жоржа Клода. Испытания малютки прошли вполне удовлетворительно, и новая станция, «ОТЕК-1», мощностью уже тысячу киловатт готовится к спуску на воду. Испытания этой станции должны продолжаться три года. Исследователи хотят выяснить, не будут ли портиться теплообменники, которые невозможно предохранить от попадания водорослей и микроскопических обитателей океана ― бактерий.

Огромные запасы энергии также скрыты в текущей воде рек. Люди научились использовать энергию рек раньше всего. Появились гидроэлектростанции сначала небольшой мощности, а затем и значительной. Производство электроэнергии на ГЭС происходит следующим образом: вода из водохранилища поступает вниз через длинный прямой канал, называемый напорным трубопроводом, и направляется горизонтально вращающиеся лопасти турбины.

Вертикальный вал турбины соединён с блоком генератора. КПД ГЭС обычно составляет 60÷70%, то есть 60÷70% энергии падающей воды преобразуется в электрическую энергию. В поисках альтернативных источников энергии во многих странах немалое внимание уделяют ветроэнергетике. Для того чтобы строительство ветроэлектростанции оказалось экономически оправданным, необходимо, чтобы среднегодовая скорость ветра в данном районе составляла не менее 6 метров в секунду. В нашей стране ветряные электростанции можно строить на побережьях Чёрного, Балтийского и Каспийского морей, в Нижнем Поволжье, на юге Западной Сибири и т.д. Но самый большой ветропотенциал имеют побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, в том числе полуостров Ямал, Таймыр, Камчатка, Чукотка и близлежащие острова.

Рис. 56 Различные типы ветроагрегатов

Новейшие исследования направлены преимущественно на получение электрической энергии из энергии ветра. Сооружаются ветроэлектрические станции преимущественно постоянного тока, который затем можно преобразовать в переменный ток. При использовании ветра возникает серьёзная проблема: избыток энергии в ветреную погоду и недостаток её в период безветрия. Самый простой способ состоит в том, что ветряное колесо может двигать насос, который накачивает воду в расположенный выше резервуар, а потом вода, стекая из него, приводит в действие водяную турбину и генератор постоянного или переменного тока.

Рис.56 Разные типы современных ветроагрегатов.

studfiles.net

Способ получения электрической энергии

Изобретение относится к области энергетики, в частности к топливным элементам. Преимущественное применение разработки - получение электроэнергии при производстве химических продуктов, а также в процессе переработки различных отходов и при попутном производстве химических продуктов в процессе выработки электроэнергии. Технический эффект - снижение энергозатрат в процессах очистки сточных вод, получение новых ценных химических товаров. Согласно изобретению двухкамерная электрохимическая ячейка снабжена графитовыми электродами, пористой мембраной и электролитом. В анодную камеру подают попутный газ, в катодную камеру через барботер - воздух. В катодную и анодную камеры помещают вспомогательные электроды, соединенные между собой диэлектрической осью из ударопрочного полистирола. Анод оснащен лопастями. Электролит из приэлектродного пространства пропускают через сорбент или ионит, находящиеся в ионообменном фильтре. Выработка электроэнергии производится из сточных вод. 16 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области энергетики, в частности к топливным элементам. Преимущественное применение разработки - получение электроэнергии при производстве химических продуктов, а также в процессе переработки различных отходов и/или при попутном производстве химических продуктов в процессе выработки электроэнергии.

Существующие топливные элементы применяют для выработки электроэнергии там, где необходимы большие количества электричества, полученные с высоким коэффициентом полезного действия. В качестве топлива чаще всего используют водород как энергоноситель с максимальной удельной энергией окисления. В качестве окислителя используют кислород.

Известен способ получения электрической энергии от природного источника электричества /Патент РФ №2124822, H05F 7/00, Н01М 8/22 1999 г./. В качестве природного источника используют электрический потенциал, имеющийся на контакте с графитосодержащими породами, при этом создают сеть положительных и отрицательных выводов из заземленных на участке, где присутствуют графитосодержащие. Над приводным источником электричества, образовавшимся за счет электрохимических процессов на контакте с графитосодержащими поводами, создают сеть положительных и отрицательных выводов из заземленных металлических электродов, которые затем подключают к потенциалсуммирующим устройствам, позволяющим увеличить напряжение от природного источника до уровня, необходимого для потребителя.

Известен способ получения электрической энергии /Заявка WO 91/04587, Н01М 8/10, 1991 г./, при котором образуют электродную пару из сплошного положительного электрода с селективным катализатором восстановления окислителя и газопроницаемого отрицательного электрода с селективным катализатором окисления топлива, электроды разделяют проницаемым для газа слоем оксида, обладающего ионной проводимостью, и подают гомогенную смесь окислительного и восстановительного газов к отрицательному электроду.

Ближайшим аналогом является способ получения электрической энергии /Патент РФ №2079934, Н01М 8/10, Н01М 14/00 1997 г./, при котором образуют пару из положительного и отрицательного электродов, подают в нее гомогенную газовую смесь, состоящую из окислительного и восстановительного реагентов и отводят продукты реакции от одного из электродов, электроды разделяют полупроводниковым материалом с дырочной проводимостью, а подачу гомогенной газовой смеси осуществляют в зону контакта поверхности полупроводника только с отрицательным электродом.

Недостатком известных способов является невозможность использования бросовых источников химической энергии, низкая эффективность использования химической энергии энергоносителей.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа, позволяющего использовать бросовые источники химической энергии при повышении эффективности использования химической энергии энергоносителей путем попутного преобразования энергетического сырья в полезные химические продукты.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения электрической энергии, при котором образуют электродную пару из положительного электрода и отрицательного электрода, подают в нее окислительный и восстановительный реагенты, которые формируют свободные радикалы, ускоряющие химические реакции на основных электродах, путем размещения вспомогательных электродов, на которые подают импульсы с напряжением, не меньшим напряжения выхода электрона из электрода, с частотой, равной или кратной резонансной частоте электролита, с силой тока, достаточной для формирования радикалов в количестве 1 радикал на 3-1000 молекул окислителя или восстановителя, и/или путем подачи веществ-инициаторов, образующих при распаде свободные радикалы, и/или в материал электродов вводят вещества, ускоряющие распад инициаторов.

Электродную пару помещают в ячейку с электролитом, разделенную на катодную и анодную камеры мембраной, состоящей из жидкого электролита, отвержденного гелеобразователем

Для ускорения диффузионных процессов хотя бы один из электродов приводят во вращательное движение или приводят в колебательное движение с интенсивностью, обеспечивающей принудительную диффузию со скоростью, равной или большей скорости электрохимической реакции, с ускорением, не меньшим 0,001 м/с2.

Для повышения стабильности напряжения, снимаемого с топливного элемента, электролит из приэлектродного пространства пропускают через сорбент или ионит с линейной скоростью не более 30 м/ч, продукт электродной реакции абсорбируют или адсорбируют.

Дополнительно вводят катализатор электрохимических процессов, представляющий собой фторорганическое соединение, обладающее свойствами поверхностно-активного вещества в концентрации, превышающей критическую концентрацию мицеллообразования.

Для ускорения формирования радикалов электродные камеры облучают электромагнитным облучением с интенсивностью и частотой, достаточной для распада инициатора на свободные радикалы.

Один или оба электрода делают пористыми, а поры заполняют электролитом с гелеобразователем, имеющим в своем составе вещество, избирательно сорбирующее окислитель или восстановитель, а также катализатор для его окисления или восстановления.

Анод из элементарной серы расплавляют и нагревают до температуры перехода серы в пластическую серу, графитового катода, расплава-электролита из эвтектической смеси сульфида натрия, сульфида калия, сульфида лития и/или мочевины, серной кислоты, на графитовый катод подают кислород воздуха, на серный анод - сероводород, а пары воды конденсируют и удаляют.

Для повышения проводимости и скорости реакции при получении элекроэнергии из сероводорода анод частично или полностью изготавливают из сульфида азота, а процесс ведут при температуре не выше температуры разложения сульфида азота.

Для очистки природного газа от сероводорода газ подают на анод, метан очищают реакцией в топливном элементе, после конденсации воды метан отводят для дальнейшего использования.

Катод для топливного элемента изготавливают из сплава, содержащего свинец, как компонент, образующий окислитель (двуокись свинца), компонент, образующий катализатор - ванадий, марганец, кобальт (окислы соответствующих металлов), компонент, катализирующий туннельный перенос электрона (с электроноакцепторными свойствами) из ряда серебро, медь, а процесс ведут при температуре выше точки плавления, но ниже температуры испарения катода.

В качестве электролита используют расплав солей, в качестве катода - тугоплавкий проводящий материал, преимущественно природного происхождения, в частности магнетит, пиролюзит, в качестве анода - расплав металла, в качестве топлива - отходы, в качестве окислителя - кислород воздуха, а процесс ведут при температуре не ниже температуры плавления металла.

Для очистки топочных газов от окислов азота и серы в топливном элементе в качестве электродов используют проводящий сорбирующий материал, преимущественно графит, магнетит и/или жидкий электрод из металла, находящегося в жидком состоянии, восстановитель используют из ряда, включающего метан, водород, сероводород, аммиак, топочные газы перед подачей в топливный элемент очищают от пыли, а после реакции топочные газы отводят в атмосферу.

Для увеличения поверхности раздела фаз жидкий электрод помещают на пористую поверхность из смачиваемого металлом материала.

В качестве электролита для топливного элемента используют легкоплавкую смесь, полученную путем растворения в расплаве мочевины, гуанидина или сорбита полимера из ряда: белок, полипептид, полиамид, крахмал, декстрин, порфиринов.

Для прианодного или прикатодного электролита в композицию дополнительно вводят в растворенном виде вещество, абсорбирующее восстановитель или окислитель, например для водорода - метиленовый голубой, для кислорода - геминсодержащие вещества, для угарного, водяного и синтез-газа - соли меди, кобальта, железа.

В зоне реакции дополнительно создают свободные радикалы путем наложения ультразвуковых или ударных волн, высоковольтных разрядов или введением радиоактивных веществ.

Для интенсификации преобразования химической энергии в электрическую обычно используют высокие температуры, давления, применяют катализаторы или электродные материалы, состоящие частично или полностью из благородных металлов. В нашем изобретении для решения этой задачи используют: интенсификацию радикальных процессов (применение вспомогательного электрода для инжекции электронов в прикатодное пространство), большие площади поверхности электродов (засыпной электрод), электромагнитное и радиоактивное облучение приэлектродной области, а свободные радикалы поглощаются поверхностью электродов, окисление ведут по кратчайшему химическому пути, до первого производного соединения (что дает возможность повысить скорость процесса, но снижает эдс), снижают диффузионные ограничения за счет приведения электродов в ускорение относительно жидкости (затрачивая механическую энергию на этот процесс).

За счет этих технических решений увеличивается эффективность использования химической энергии сырья или отходов путем производства ценного сырья с попутным получением электроэнергии.

Предлагаемый способ осуществляется с помощью устройства, изображенного в разрезе на чертеже.

Проточная электрохимическая ячейка для проведения реакции состоит из катодной 1 и анодной 2 камер, пористой мембраны 3 между ними, помещенную в камеру, двух дисковых графитовых электродов - катода 4 с токоподводом 5 и анода 6 с токоподводом 7, в катодную и анодную камеры помещают вспомогательные электроды 8, соединенные между собой диэлектрической осью из ударопрочного полистирола. Мембрана состоит из жидкого электролита, отвержденного гелеобразователем. Камеру мембраны предварительно заполняют электролитом с гелеобразователем, а затем электролит превращают в гель. Анод оснащен лопастями. В ячейку помещают электролит. В качестве электролита возможно использование сточной воды. В катодную камеру через барботер 9 и патрубок 10 подают воздух. Электролит из приэлектродного пространства пропускают через сорбент или ионит, находящиеся в ионообменном фильтре 11. Выработка электроэнергии производится из сточных вод, подаваемых в ячейку через патрубок 12. Или же через этот патрубок подают попутный газ. Продукты окисления выводятся через патрубок 13, а азот - через патрубок 14.

Пример 1.

В электролизную ячейку (в анодную камеру), снабженную двумя графитовыми электродами, барботером в прикатодной области, компрессором и пористой мембраной, помещают сточную воду дрожжевого производства с концентрацией ХПК 1200 мг/л, солесодержанием 300 мг/л. Подают воздух (окислитель) на катод. В контакте с анодом находится сточная вода (восстановитель). На электродах возникает напряжение 0,160 В. Снимают с электродов площадью 1 кв.дм ток в 50 мА. В процессе обработки ХПК снижается за 1 час на 20 мг/л. Происходит очистка сточных вод попутной выработкой электроэнергии в количестве 8 мВт.

Пример 2.

В ячейку по примеру 1 дополнительно помещают вспомогательный электрод в прикатодное пространство, подают на него потенциал 1000 В, интенсивностью 1 мкА, длительностью импульсов 1 мкс, с частотой 50 Гц. Выработка энергии со сточных вод дрожжевого производства увеличивается до 234 мА. Скорость снижения ХПК увеличилась до 113 мг/л в час. Продукт реакции - карбоновые кислоты, в частности винная и пировиноградная кислота, обнаруживаемая методом жидкостной хроматографии со скоростью накопления 271 мг/л в час. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 37 мВт.

Пример 3.

В анодную камеру электрохимической ячейки объемом 300 куб. см, содержащую неподвижный пористый графитовый засыпной электрод, вращающийся графитовый электрод площадью 1 кв. дм, пористую мембрану, барботер, помещают сточную воду молочного производства с ХПК 5714 мг/л. При приведении во вращательное движение дискового графитового электрода со скоростью 20-30 об./с и подаче воздуха на засыпной электрод скорость окисления по ХПК составила 97 мг/л в час, выработка тока 300 мА, с потенциалом 0,15 В. Продукт реакции - пировиноградная кислота. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 45 мВт.

Пример 4.

В электролизную ячейку по примеру 1 в прианодную область помещают сточную воду ванны травления Иркутского релейного завода с концентрацией железа (восстановитель) в-2 1700 мг/л с рН 1,4. В прикатодную область помещают сточную воду ванны хромирования с концентрацией хрома-6 339 мг/л, рН=2 (окислитель). На электродах возникает потенциал 0,91 В, снимаемый ток - 300 мА. Скорость реакции окисления солей железа 347 мг/л в час. Продукт реакции - раствор, содержащий хром-3 и железо-3, предназначенный для эффективного осаждения и очистки на существующей станции нейтрализации. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 0,271 Вт.

Пример 5.

По примеру 1, но дополнительно под электролизер помещают источник рентгеновского излучения мощностью 6 Вт. Снимаемый ток увеличивается на 217 мА.

Пример 6.

В напорную двухкамерную электрохимическую ячейку объемом 2 л, снабженную графитовыми электродами и пористой мембраной, помещают электролит, состоящий из 10%-ного водного раствора кальцинированной соды. В катодную камеру через барботер подают попутный газ с содержанием сероводорода 0,5% об. под давлением 0,5 атм. В анодную камеру - воздух под давлением 0,5 атм. Сероводород из попутного газа окисляется до элементарной серы, на выходе из ячейки его не более 0,1%. Газ очищается от сероводорода и может быть использован как энергоноситель. На электродах потенциал 0,37 В, ток 117 мА. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 43 мВт.

Пример 7.

Проточная электрохимическая ячейка для проведения реакции состоит из катодной и анодной камер, пористой мембраны между ними, двух дисковых графитовых электродов, соединенных между собой диэлектрической осью из ударопрочного полистирола. Катод оснащен лопастями. На анод покапельно подают сточную воду пивоваренного производства (восстановитель) с концентрацией 234 мг/л с подачей 1 мл в минуту. Под действием воды анод вращается со скоростью 1 оборот за 5 минут, приводя во вращение катод. Катод, проходя через слой воздуха, насыщается кислородом (окислитель). Разница потенциалов между электродами 0,12 В, ток 43 мА. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 5,2 мВт.

Пример 8.

По примеру 1, но в сточную воду дополнительно вводят персульфат аммония (источник свободных радикалов) в количестве 10 мг/л. Снимают с электродов ток 175 мА. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 28 мВт.

Пример 9.

По примеру 3, но дополнительно осуществляют циркуляцию сточной воды от элекрохимической ячейки к ионообменной колонке с 10 см3 анионита АВ-17-8 в ОН-форме и обратно перистальтическим насосом. Скорость окисления по ХПК составила 118 мг/л в час, выработка тока 312 мА, с потенциалом 0,3 В. Продукт реакции - пировиноградная кислота. Разница потенциалов стабильна и не меняется после 12 часов работы ячейки. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 94 мВт.

Пример 10.

По примеру 9, но дополнительно вводят перфторстеарат калия в количестве 1 мг/л. Съем тока увеличился до 201 мА. При этом вырабатывается электроэнергия в количестве 42 мВт.

Ожидаемый результат - снижение энергозатрат в процессах очистки сточных вод, а также в химической, нефтехимической, пищевой и перерабатывающей промышленности, машиностроении, получение новых ценных химических товаров (пировиноградной, молочной и щавелевой кислоты и т.п.).

1. Способ получения электрической энергии, при котором образуют электродную пару из положительного электрода и отрицательного электрода, подают в нее окислительный и восстановительный реагенты, отличающийся тем, что формируют свободные радикалы, ускоряющие химические реакции на основных электродах, путем размещения вспомогательных электродов, на которые подают импульсы с напряжением, не меньшим напряжения выхода электрона из электрода, с частотой, равной или кратной резонансной частоте электролита, с силой тока, достаточной для формирования радикалов в количестве, не большем, чем 1 радикал на 3÷1000 молекул окислителя или восстановителя, и/или путем подачи веществ-инициаторов, образующих при распаде свободные радикалы и/или в материал электродов вводят вещества, ускоряющие распад инициаторов.

2. Способ п.1, отличающийся тем, что электродную пару помещают в ячейку с электролитом, разделенную на катодную и анодную камеры мембраной, состоящей из жидкого электролита отвержденного гелеобразователем

3. Способ п.1, отличающийся тем, что хотя бы один из электродов приводят во вращательное движение или приводят в колебательное движение с интенсивностью, обеспечивающей принудительную диффузию со скоростью, равной или большей скорости электрохимической реакции с ускорением, не меньшим 0,001 м/с2.

4. Способ п.1, отличающийся тем, что электролит, помещенный в ячейке, из приэлектродного пространства пропускают через сорбент или ионит с линейной скоростью не более 30 м/ч, продукт электродной реакции абсорбируют или адсорбируют.

5. Способ п.1, отличающийся тем, что дополнительно вводят катализатор электрохимических процессов, представляющий собой фторорганическое соединение, обладающее свойствами поверхностно-активного вещества в концентрации, превышающей критическую концентрацию мицеллообразования.

6. Способ п.1, отличающийся тем, что облучают электромагнитным облучением с интенсивностью и частотой достаточной для распада инициатора на свободные радикалы.

7. Способ п.1, отличающийся тем, что один или оба электрода делают пористыми, а поры заполняют электролитом с гелеобразователем, имеющим в своем составе вещество, избирательно сорбирующее окислитель или восстановитель, а также катализатор для его окисления или восстановления.

8. Способ п.1, отличающийся тем, что анод из элементарной серы расплавляют и нагревают до температуры перехода серы в пластическую серу, графитовый катод, расплав-электролита из эвтектической смеси сульфида натрия, сульфида калия, сульфида лития и/или мочевины, серной кислоты, на графитовый катод подают кислород воздуха, на серный анод-сероводород, а пары воды конденсируют и удаляют.

9. Способ п.1, отличающийся тем, что анод частично или полностью изготавливают из сульфида азота, а процесс ведут не выше температуры разложения сульфида азота.

10. Способ п.1, отличающийся тем, что газ подают на анод, метан очищают реакцией в топливном элементе, после конденсации воды метан отводят для дальнейшего использования.

11. Способ п.1, отличающийся тем, что катод для топливного элемента изготавливают из сплава, содержащего свинец, как компонент, образующий окислитель (двуокись свинца), компонент, образующий катализатор - ванадий, марганец, кобальт (окислы соответствующих металлов), компонент, катализирующий туннельный перенос электрона (с электроноакцепторными свойствами) из ряда: серебро, медь, а процесс ведут при температуре выше точки плавления, но ниже температуры испарения катода.

12. Способ п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита используют расплав солей, в качестве катода тугоплавкий проводящий материал, преимущественно природного происхождения, в частности магнетит, пиролюзит, в качестве анода - расплав металла, в качестве топлива - отходы, в качестве окислителя - кислород воздуха, а процесс ведут при температуре не ниже температуры плавления металла.

13. Способ п.1, отличающийся тем, что в качестве электродов используют проводящий сорбирующий материал, преимущественно графит, магнетит и/или жидкий электрод из металла, находящегося в жидком состоянии, восстановитель используют из ряда, включающего метан, водород, сероводород, аммиак, топочные газы перед подачей в топливный элемент очищают от пыли, а после реакции топочные газы отводят в атмосферу.

14. Способ п.1, отличающийся тем, что жидкий электрод помещают на пористую поверхность из смачиваемого металлом материала.

15. Способ п.1, отличающийся тем, что в качестве электролита для топливного элемента, используют легкоплавкую смесь, полученную путем растворения в расплаве мочевины, гуанидина или сорбита полимера из ряда: белок, полипептид, полиамид, крахмал, декстрин, полипорфиринов.

16. Способ п.1, отличающийся тем, что для прианодного или прикатодного электролита в композицию дополнительно вводят в растворенном виде вещество, абсорбирующее восстановитель или окислитель, например для водорода метиленовый голубой, для кислорода гемин-содержащие вещества, для угарного, водяного и синтез-газа - соли меди, кобальта, железа.

17. Способ п.1, отличающийся тем, что в зоне реакции дополнительно создают свободные радикалы путем наложения ультразвуковых или ударных волн, высоковольтных разрядов или введением радиоактивных веществ.

www.findpatent.ru

Получение, потребление, передача электроэнергии. Передача показаний электроэнергии :: SYL.ru

Развитость современного государства во многом зависит от эффективности производства и управления энергетическими ресурсами. Благодаря возможности обеспечения передачи на большие расстояния электричество стало наиболее распространенным видом энергии. Среди отличий данного энергоресурса выделяется и его способность к генерации. Кроме того, передача электроэнергии может осуществляться на высокой скорости, что упрощает технологические решения для организации сетей ее распределения и потребления. В конечном итоге этой энергией снабжается транспорт, дома, обеспечивается городская инфраструктура и т. д.

Получение

Лишь немногие обыватели задумываются о том, как электричество, на котором работают окружающие их приборы и оборудование, вырабатывается. Возможно, многих удивит, но энергии как объекта материи не существует – она является не более чем силой, сообщаемой одними предметами другим. В природе подобные процессы происходят сплошь и рядом. Наблюдая такие явления, человек стал разрабатывать способы целенаправленной выработки и направления энергии для определенных нужд. На данный момент передача и распределение электроэнергии действуют как необходимый компонент хозяйственной и промышленной деятельности любого государства. Однако на первом этапе все же остается ее производство, в котором участвуют различные виды электростанций.

Тепловые электростанции

Это один из старейших и наиболее распространенных генераторов электроэнергии. Такие станции преобразуют тепловую энергию, которая формируется путем выделения в процессе сжигания топлива органического происхождения. Но перед тем как перейти в состояние электричества, химическая топливная энергия преобразуется в механическую. В качестве топливного сырья применяется торф, уголь, мазут и т. д. В зависимости от того, какая передача электроэнергии требуется в конкретном районе или регионе, могут использоваться два вида станций. В частности, конденсационные комплексы предназначены исключительно для производства электроэнергии, а ТЭЦы (теплоэлектроцентрали) помимо электричества также осуществляют выработку тепловой энергии, которой чаще снабжаются промышленные предприятия.

Гидроэлектростанции

Такие станции представляют собой комплекс в виде строений и оборудования, за счет которых происходит преобразование энергии воды в электричество.

Гидроэлектростанции включают в себя цепь технических конструкций, которые обеспечивают оптимальную концентрацию водяных потоков и создают достаточный по силе напор. В непосредственном преобразовании энергии потока воды участвует энергетическое оборудование. Как правило, получение и передача электроэнергии на гидроэлектростанциях происходят в результате концентрации механической силы в водопадах на эксплуатируемых участках плотин. В машинном отделе станции работают гидроагрегаты, автоматические системы для контроля и управления, а также центральный пост диспетчерского управления.

Атомные электростанции

В атомных электростанциях происходит преобразование ядерной энергии. В качестве основного генератора выступает реактор, из которого выделяется тепло в процессе деления ядер тяжелых элементов. Это осуществляется по цепной реакции, в результате которой происходит выработка, а затем и передача электроэнергии с ее распределением. По сравнению с традиционными тепловыми станциями атомные реакторы функционируют не на органическом топливе, а на ядерной энергии, получаемой от плутония, урана и других элементов. Примечательно, что мировые запасы ядерных ресурсов в виде упомянутых тяжелых элементов превышают природные объемы нефти, угля, торфа и других представителей органического топлива. Это делает атомную энергетику весьма перспективной, хотя с точки зрения экологической безопасности такое соотношение трудно назвать благоприятным.

Передача электроэнергии по сетям

Для обеспечения передачи энергии используются электрические сети. Данная инфраструктура представляет собой комплекс электроустановок, реализующих трансляцию и распределение энергоресурса от вырабатывающей его станции до конечного потребителя. В зависимости от назначения передача электроэнергии может выполняться по разным сетям. В частности, выделяются следующие разновидности:

• Сети с общим назначением. Как правило, обеспечивают бытовые, транспортные, промышленные и сельскохозяйственные нужды.
• Контактные сети. Их можно выделить в отдельную группу, которая обслуживает транспортные средства, питающиеся энергией в процессе движения. Это могут быть локомотивы, трамваи, поезда и др.
• Электросети для снабжения технологических объектов. В данном случае передача электроэнергии на расстояние позволяет обслуживать удаленные производственные объекты, а также различные инженерные коммуникации.
• Сети для автономного снабжения. Питают энергией автономные и мобильные единицы, среди которых - те же станции, самолеты, суда, космические аппараты и т. д.

Линии электропередач

Электрические сети, в свою очередь, формируются линиями электропередач (ЛЭП), которые бывают двух типов: переменного и постоянного тока.

Наиболее распространены ЛЭП переменного тока благодаря существенному преимуществу. Дело в том, что передача и потребление электроэнергии за счет понижающего трансформатора возможны на любом участке такой линии. Но есть и недостатки у ЛЭП переменного тока – к примеру, индуктивное сопротивление, которое ухудшает качество трансляции электроэнергии. Таким образом, на пути к потребителям не исключается снижение напряжения в линии.

Главное достоинство ЛЭП постоянного тока заключается как раз в отсутствии индуктивного сопротивления. Помимо этого, в проводах таких линий используется меньше металла, что способствует снижению радиопомех. В линиях постоянного тока передача и распределение электроэнергии осуществляются с меньшей нагрузкой на энергосистемы, не требуя четкой синхронности. Этим достигается и долговечность ЛЭП, и экономичность в их содержании.

Энергосбыт и потребление

Завершающей стадией в процессе обслуживания электроэнергии является ее сбыт и потребление. Так же как и все продукты на рынке, энергоресурсы продаются, но в данном случае схемы реализации сложнее. Расчеты осуществляются после того как была осуществлена передача показаний электроэнергии за ее эксплуатацию в жилом помещении, офисе или производственном объекте. Сбытом энергии занимаются специальные организации, выполняющие поставки произведенной электрической энергии.

При этом существует две разновидности сбыта. В первом случае его называют энерготрейдингом, предполагающим покупку ресурса на оптовом рынке у непосредственного производителя. Далее посредник организует работу с сетевыми компаниями, которые занимаются продажами рознично. На этом этапе вновь производится передача данных за электроэнергию от конечных потребителей с последующими расчетами. Во втором варианте реализуется схема, при которой производитель изначально предлагает свои услуги на розничном рынке.

Показания за электроэнергию

Тарифы на данный ресурс могут меняться в зависимости от разных факторов. Однако способы расчета, как правило, одни и те же. Сетевые компании или представители вырабатывающего энергию предприятия снимают показания приборов учета, после чего предъявляют потребителям счета. Но чаще всего передача показаний электроэнергии производится самими пользователями. Данные отправляются в офисы организаций, высылаются через онлайн-сервисы или диктуются по телефону. В каждой компании-поставщике также предусматриваются меры по взысканию задолженностей.

Важно отметить, что начисление сумм платежей может предусматривать учет планового и фактического потребления. После того как была осуществлена передача данных за электроэнергию, представители компании составляют выписку, выставляют счет и собирают платежи.

Заключение

Технико-научный прогресс демонстрирует, что мировой энергетический потенциал является ключевым фактором развития промышленности и производства, вместе с этим повышая эффективность транспортной инфраструктуры. Но для рядовых пользователей выработка и передача электроэнергии на расстояние, прежде всего, обеспечивает личный комфорт существования. За право пользоваться энергией люди готовы оплачивать немалые суммы по тарифам. Это говорит о полезности и спросе на электричество не только среди крупных промышленных предприятий, но и у простых обывателей, жизнь которых уже не обходится без электроприборов.

www.syl.ru

Способ получения постоянной электрической энергии

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение при проектировании систем электропитания. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата осуществляют снятие электрического потенциала с электродов, одним из которых является токопроводящая емкость, контактирующая с природным минералом шунгит. При этом емкость выполняет функции одного из электродов, а второй электрод соприкасается с водой. Способ позволяет создавать экологически чистые источники постоянного электропитания широкого спектра назначения. 11 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области малой электроэнергетики и может быть применено для получения постоянной электрической энергии из природных источников электричества в автономных устройствах.

Известны изобретения, относящиеся к способам получения электричества с использованием природных источников электричества и устройствам, использующим природные источники электричества.

Так, известен способ аккумулирования атмосферной электроэнергии, заключающийся в использовании атмосферного электричества с помощью запуска летательного средства, в качестве которого используют аэростат, который помещают в электропроводящую оболочку сферической формы и удерживают ее посредством троса из диэлектрического материала на высоте наибольшего количества атмосферной электроэнергии, значение которой определяют показанием амперметра, в качестве накопителя электроэнергии используют емкостной накопитель, при этом электроэнергию, аккумулированную поверхностью электропроводящей оболочки, передают на емкостной накопитель через проводящий канал, в качестве которого используют изолированный электропровод, связанный с емкостным накопителем через предохранитель с подключенным к нему заземленным разрядником, индуктивность, амперметр и выполненный по мостовой схеме выпрямитель, имеющий заземление и выходные клеммы для подключения емкостного накопителя (RU 2293451 С2, H05F 7/00, 2007.02.10).

Известен также способ получения электрической энергии, основанный на прохождении через магнитогидродинамический генератор электрических зарядов ионосферы Земли, при отборе их с помощью лазерного луча, лишенного расходимости, с длительностью импульса, соответствующего времени перекрытия стримером пространства «Земля - Ионосфера», заключенного в зеркала в системе «Земля - геостационарный спутник - Земля», однажды полученного в источнике лазерного излучения и последующего его (источника) отключения с периодической подкачкой фотонов включением источника лазерного излучения (RU 2293452 С2, H05F 7/00, 2007.02.10).

Оба способа дорогостоящи и труднореализуемы.

Описан способ получения постоянного тока, заключающийся в погружении двух одинаковых электродов в растворы разных концентраций, а именно в русло реки у его стока в море или океан и в соленую морскую воду (RU А 2003106511, Н01М 6/04, 2004.09.20).

Данный способ привязан к определенной местности, так как его реализация возможна только в местах стока рек в море или океан.

Известен также способ получения электрической энергии от природного источника электричества, в качестве которого используют электрический потенциал, имеющийся на контакте с графитосодержащими породами, при этом создают сеть положительных и отрицательных выводов из заземленных на участке, где присутствуют графитосодержащие породы, металлических электродов, которые подключают к потенциалсуммирующим устройствам (RU 2124822 C1, H05F 7/00, Н01М 8/22, 1999.01.10).

Наиболее близким к данному изобретению является способ получения электрической энергии, при котором в качестве источника электрической энергии используется природный минерал шунгит, помещенный в токонепроводящую емкость и покрытый слоем воды, а электрический потенциал снимают с двух электродов, первый из которых закрепляют с возможностью его контакта с шунгитом, при этом поверхность электрода, проходящую через слой воды, выполняют заизолированной, а второй электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале поверхность воды - поверхность шунгита (Патент RU №2344576, опубл. 20.01.2009 г. Бюл. №2 «Способ получения постоянной электрической энергии»).

Однако в данном способе имеется недостаток, а именно при параллельном или последовательном соединении нескольких устройств в батарею электропитания необходимо соединять по два электрода от каждого источника постоянной энергии. Это требует дополнительных финансовых затрат и усложняет работы.

Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного способа получения постоянной электрической энергии, позволяющего упростить производство электрических батарей и сократить финансовые затраты.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения постоянной электрической энергии с использованием в качестве источника электрической энергии природного минерал шунгит, помещенного в емкость и покрытого слоем воды, а электрический потенциал снимают с электродов, при этом электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале поверхность вода - поверхность шунгита, емкость выполняется из токопроводящего материала, выполняя при этом роль электрода, соприкасающегося с шунгитом.

Применение токопроводящей емкости позволяет снизить затраты на производство батарей электропитания.

Электрод может быть закреплен с возможностью контакта с поверхностью воды.

Электрод может быть закреплен в слое воды.

Электрод может быть выполнен как металлическая пластина.

В качестве электрода может быть использован металлический провод.

Электрод может быть выполнен из драгоценного металла.

Способ получения постоянной электрической энергии осуществляют следующим образом.

В токопроводящую емкость 1 (медный или выполненный из другого токопроводящего материала сосуд) насыпают слой шунгита 2, заливают воду 3, опускают электрод 4 и закрепляют либо с возможностью контакта с поверхностью с водой или в слое воды и не контактирующего с корпусом емкости. Разность потенциалов снимают между электродом и корпусом емкости. При этом в частных случаях осуществления способа каждый из них может иметь или положительный, или отрицательный заряд.

Ниже приведены примеры осуществления способа, в том числе и в частных случаях его исполнения - с использованием электрода, изготовленного из разных металлов, различной формы.

Пример 1.

Способ осуществляли в стеклянной емкости, объемом 1000 мл, в которую засыпали шунгит в виде гранул размером 0,5-1,0 см на одну треть объема емкости, воду до полного объема сосуда и закрепляли электрод таким образом, чтобы контактировал с водой, не достигая поверхности шунгита. Между электродом и корпусом токопроводящей емкости появлялось постоянное электрическое напряжение величиной от 0,5 до 1,0 вольта, которое измерялось вольтметром. При подключении к электродам электрической нагрузки в цепи возникал электрический ток до 5 миллиампер. Продолжительность работы устройства без добавления расходных материалов - шунгита и воды составила не менее 2-х месяцев, при этом величина вырабатываемого тока оставалась неизменной.

Пример 2.

В емкость объемом 1,5 л на дно насыпали гранулы (0,3-1 см) шунгита (0,5 кг), доливали воду (0,75 л). Опускали в воду алюминиевую пластину (10 см) (отрицательный заряд) с закрепленным проводом, выведенным за пределы поверхности воды. Между электродом и корпусом емкости создается постоянное электрическое напряжение U=0,5 вольта, сила тока при этом составляет 0,5 миллиампера, а мощность 0,25 милливатта. Температура окружающей среды была минус семь градусов по Цельсию.

Таким образом, при любых сочетаниях заявленных признаков, в их частных случаях исполнения, возможно осуществление способа и получение электрической энергии. Напряжение, силу тока и мощность можно регулировать использованием электродов, изготовленных из разных металлов и разной формы, а также расположением электрода по отношению к слою шунгита. По сути, в каждом из приведенных примеров способа получена батарея постоянного электричества. Последовательное или параллельное соединение таких батарей позволяет создавать источники постоянного напряжения с необходимым значением напряжения и тока. При этом соединение между корпусами может быть осуществлено простым контактом между ними. При этом для осуществления способа не требуется сложных устройств и оборудования. Способ не трудоемок, не привязан к определенной местности и при минимальных затратах позволяет получать электрическую энергию практически в любых условиях, обеспечивает автономность электропитания в труднодоступных районах.

1. Способ получения постоянной электрической энергии с использованием в качестве источника электрической энергии природного углеродистого минерального вещества минерала шунгит, покрытого слоем воды и помещенного в емкость, которая выполнена токопроводящей, при этом электрический потенциал снимают с электродов, один электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале - поверхность воды - поверхность шунгита, а емкость выполняет роль второго электрода и соприкасается с шунгитом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрод закрепляют с возможностью его контакта с поверхностью воды.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрод закрепляют в слое воды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электрода используют металлическую пластину.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электрода используют металлический провод.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрод выполняют из драгоценного металла.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус выполняют из металлов с высокой проводимостью.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус выполняют из графита.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус выполняют из химически нейтрального материала.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус выполняют из антикоррозийного материала.

11. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электрода используют антикоррозийный материал.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве электрода используют химически нейтральный материал.

www.findpatent.ru

Способ получения электрической энергии

 

Изобретение относится к способам получения электрической энергии. Способ получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке заключается в том, что в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых изолирована от воды неполярным диэлектриком, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке при условии, что время прохождения водным потоком области поля превышает время прохождения ионами зазора между пластинами. Затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженные струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика, при этом острие перегородки заходит в поле на 0,1-100,0 мм и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии. Технический результат - создание более простого способа получения электрической энергии. 1 ил.

Изобретение относится к области электричества, а именно к способам получения электрической энергии путем преобразования энергии движущейся массы, содержащей заряженные частицы, в частности энергии падающей воды, и может быть использовано для получения постоянного тока с помощью плотин и запруд на реках и ручьях.

Современные способы преобразования потенциальной энергии поднятой воды в электрическую содержат в качестве промежуточных этапов преобразование этой энергии в кинетическую энергию падающей воды, которая затем, с большей или меньшей эффективностью, воспринимается гидротурбинами, вращающими электрогенераторы, в которых электропроводящий материал перемещается относительно магнитного поля, вследствие чего силами Лоренца приводятся в движение электроны проводника. Известен также, взятый нами за прототип, магнитогидродинамический способ получения электрической энергии постоянного тока (1). В этом способе раскаленный газ (продукт сгорания топлива), содержащий ионы (количество ионов увеличивают вдуванием солей щелочных металлов), прогоняется с высокой скоростью сквозь магнитное поле, где также силами Лоренца ионы выталкиваются из потока на специальные электроды-коллекторы, с которых и снимается электрическая энергия. Однако существующий магнитодинамический способ (1) получения электрической энергии использует дорогостоящее оборудование, включающее сверхпроводящие электромагниты, работающие в контакте с горячим газом. Материал электродов-коллекторов быстро изнашивается от воздействия сочетания высокой температуры и химической активности ионов. Кроме того, появляющийся на электродах-коллекторах электрический потенциал снижает эффективность способа, отталкивая от своей поверхности часть ионов. Осуществление способа требует постоянного присутствия высококвалифицированного персонала. Задачей предлагаемого изобретения является создание более простого способа получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке, в котором в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых со стороны воды покрыта электроизолирующим материалом, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке, при условии, что время прохождения водным потоком области электрического поля превышает время прохождения ионами ширины зазора между пластинами, затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженные по знаку заряда струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика (при этом острие клиновидной перегородки заходит в поле на 0,01-100,0 мм) и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии. Для создания электрического поля пригоден любой источник напряжения от элемента типа Лекланше или Вестона до эдектрофорной машины, которые в случае надежной электроизоляции от воды могут работать одновременно на тысячи пластин. Пластины изготавливают из электропроводящего материала и покрывают неполярным диэлектриком. Слово "пластины" здесь не подразумевает обязательно их плоскую форму. Они могут быть изогнуты различным образом, как обкладка электрического конденсатора. Полное разделение ионов под действием поля в движущемся водном потоке (при условии его ламинарности) достигается при соблюдении условия, что время прохождения потоком воды области поля превышает время прохождения ионами ширины зазора между пластинами (дрейф ионов к поверхностям пластин перпендикулярно направлению потока). Время прохождения водным потоком области поля определяется длиной пластин и скоростью потока, а время дрейфа () разнозаряженных ионов равно произведению подвижности ионов ( - табличная величина, определяется природой иона) на напряженность электрического поля Н, деленному на ширину зазора между пластинами (l): Ионы, разделенные в пространстве, увлекаются с водой по разным трубам из непроводящего материала в две группы коллекторов из электропроводящего материала, предназначенных для сбора ионов одного знака. В коллекторах поступившие ионы формируют высокие электрические потенциалы, отбираемые с их корпусов на батареи конденсаторов и одновременно для потребителей электроэнергии. Дополнительным преимуществом предлагаемого способа получения электроэнергии является образование раствора щелочи в коллекторах-накопителях катионов, а в коллекторах-накопителях анионов - раствора кислоты, которые могут быть утилизированы. Пример конкретного выполнения. На чертеже изображен макет установки для осуществления предлагаемого способа. 1. Рабочий зазор между пластинами. 2. Покрытие из неполярного диэлектрика. 3. Пластина из электропроводящего материала. 4. Клиновидная перегородка из неполярного диэлектрика. 5. Сливные трубки. 6. Металлические коллекторы-накопители. 7. Батарея электрических конденсаторов. Вода под давлением проходит в рабочий зазор (1), находящийся под действием электрического поля, создаваемого электрическими зарядами на пластинах (3). Вода под давлением сверху проскальзывает вниз, а находящиеся в ней ионы разделяются электрическим полем по знаку заряда и приближаются к покрытым неполярным диэлектриком (2) пластинам (3) в соответствии со знаком заряда. Находящаяся в нижней части водного потока перегородка (4) создает две струи воды, каждая из которых содержит ионы одного знака. Водные струи направляются по сливным трубкам (5) из непроводящего материала в коллекторы-накопители из электропроводящего материала (6), корпуса которых подключены к потреби и к батарее электрических конденсаторов (7), предназначенных для сглаживания неравномерностей расхода энергии потребителем. При содержании в воде около 50 мг/л солей кальция (как, например, в природных водах Московской области) при полном разделении ионов только за счет солей кальция предлагаемый способ позволяет получать электрический ток в 300-400 А при пропускании через рабочий зазор 1 л воды в с, а величина получаемого электрического напряжения зависит от перепада высот между местом отбора воды и местом разделения ее ионов. Литература 1. Физическая энциклопедия. М. 1984, с. 379.

Формула изобретения

Способ получения электрической энергии путем разделения электрических зарядов в движущемся ионном потоке, отличающийся тем, что в качестве движущегося ионного потока используют поток воды, содержащей ионы, который пропускают между пластинами из электропроводящего материала, поверхность которых изолирована от воды неполярным диэлектриком, создающими электрическое поле в движущемся водном потоке, при условии, что время прохождения водным потоком области поля превышает время прохождения ионами зазора между пластинами, затем водный поток механически разделяют на две разнозаряженных струи, для чего на выходе из поля в водный поток помещают клиновидную перегородку из неполярного диэлектрика, при этом острие клиновидной перегородки заходит в поле на 0,1-100,0 мм и направляет каждую струю в отдельный коллектор-накопитель ионов из электропроводящего материала, где производят нейтрализацию ионов и съем электрической энергии.

РИСУНКИ

Рисунок 1

Похожие патенты:

Изобретение относится к плазменной технике, предназначенной для аккумуляции энергии в среде плазмы с последующим ее отводом и использованием

Изобретение относится к способу и конструкции устройства, предназначенного для получения электроэнергии

Изобретение относится к области производства энергии, в частности тепловой, которая выделяется из электропроводящего материала как энергия, эквивалентная энергии связи атомов в проводнике, при термоэлектронном взрыве последнего

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электрической энергии путем преобразования тепловой энергии плазмы в электрическую

Изобретение относится к электрогазо(гидро)динамическим преобразователям энергии и предназначено для применения в электроэнергетике, в холодильной и криогенной технике для получения электрической энергии с одновременным охлаждением рабочего тела

Изобретение относится к плазменной технике, предназначенной для аккумуляции энергии в среде плазмы с последующим ее отводом и использованием

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для получения электрической энергии путем преобразования тепловой энергии плазмы в электрическую

Изобретение относится к электрогидродинамическим преобразователям энергии и может быть использовано для перекачивания диэлектрических жидкостей, сжатых газов или смесей газов с дисперсными жидкими или твердыми частицами в криогенной технике, энергетической, химической и газовой промышленности, а также в других отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к электродинамическим преобразователям энергии и может быть использовано для перекачивания диэлектрических жидкостей и сжатых газов или смесей газов с дисперсными жидкими или твердыми частицами в энергетике, криогенной технике, химической и газовой промышленности, нефтяном машиностроении и других отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к области энергомашиностроения и позволяет повысить производительность процесса получения статистического электричества

Изобретение относится к твердотельным устройствам для преобразования тепловой энергии в электрическую или к устройствам, использующим электрическую энергию для охлаждения

Изобретение относится к производству электроэнергии

Изобретение относится к области машиностроения, где используются тепловые генераторы, и представляет гидравлический кавитационный аппарат, построенный на базе статора электродвигателя переменного 3-х фазного тока

Изобретение относится к области преобразования тепловой энергии в электрическую

Изобретение относится к области производства энергии, в частности тепловой, которая выделяется из материала при пропускании через него электрического тока

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для производства электрической энергии для малой энергетики и локальных электросетей с использованием как высокопотенциального, так и низкопотенциального тепла, в частности солнечного

Изобретение относится к способам получения электрической энергии

www.findpatent.ru

Способ получения постоянной электрической энергии

Изобретение относится к области приборостроения и может найти применение для получения электрической энергии. Технический результат - расширение функциональных возможностей. Для достижения данного результата в качестве природного углеродистого минерального вещества применяют минерал шунгит, помещенный в токонепроводящую емкость и покрытый слоем воды. При этом электрический потенциал снимают с двух электродов. Первый из электродов закрепляют с возможностью его контакта с шунгитом. Поверхность электрода, проходящую через слой воды, выполняют заизолированной. Второй электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале поверхность воды - поверхность шунгита. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области малой электроэнергетики, и может быть применено для получения постоянной электрической энергии из природных источников электричества в автономных устройствах.

Известны изобретения, относящиеся к способам получения электричества с использованием природных источников электричества и устройствам, использующим природные источники электричества.

Так, известен способ аккумулирования атмосферной электроэнергии, заключающийся в использовании атмосферного электричества с помощью запуска летательного средства, в качестве которого используют аэростат, который помещают в электропроводящую оболочку сферической формы и удерживают ее посредством троса из диэлектрического материала на высоте наибольшего количества атмосферной электроэнергии, значение которой определяют показанием амперметра. В качестве накопителя электроэнергии используют емкостной накопитель, при этом электроэнергию, аккумулированную поверхностью электропроводящей оболочки, передают на емкостной накопитель через проводящий канал, в качестве которого используют изолированный электропровод, связанный с емкостным накопителем через предохранитель с подключенным к нему заземленным разрядником, индуктивность, амперметр и выполненный по мостовой схеме выпрямитель, имеющий заземление и выходные клеммы для подключения емкостного накопителя (RU 2293451 С2, H05F 7/00, 2007.02.10).

Известен также способ получения электрической энергии, основанный на прохождении через магнитогидродинамический генератор электрических зарядов ионосферы Земли, при отборе их с помощью лазерного луча, лишенного расходимости, с длительностью импульса, соответствующего времени перекрытия стримером пространства «Земля - Ионосфера», заключенного в зеркала в системе «Земля - геостационарный спутник - Земля», однажды полученного в источнике лазерного излучения и последующего его (источника) отключения с периодической подкачкой фотонов включением источника лазерного излучения (RU 2293452 С2, H05F 7/00, 2007.02.10).

Оба способа дорогостоящи и труднореализуемы.

Описан способ получения постоянного тока, заключающийся в погружении двух одинаковых электродов в растворы разных концентраций, а именно в русло реки у его стока в море или океан и в соленую морскую воду (RU А 2003106511, Н01М 6/04, 2004.09.20).

Данный способ привязан к определенной местности, так как его реализация возможна только в местах стока рек в море или океан.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения электрической энергии от природного источника электричества, в качестве которого используют электрический потенциал, имеющийся на контакте с графитосодержащими породами, при этом создают сеть положительных и отрицательных выводов из заземленных на участке, где присутствуют графитосодержащие породы, металлических электродов, которые подключают к потенциалсуммирующим устройствам (RU 2124822 C1, H05F 7/00, Н01М 8/22, 1999.01.10).

Недостатки известного способа: жесткая привязка к географической местности, где залегают графитсодержащие породы; недостаточно высокие значения разности потенциалов, что не позволит широко использовать способ в промышленных целях.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения постоянной электрической энергии, обладающего возможностью его применения независимо от расположения природного источника тока, то есть автономностью, мобильностью, возможностью быстрого развертывания в труднодоступных районах, широким спектром применения.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения постоянной электрической энергии, с использованием в качестве источника электрической энергии природного углеродистого минерального вещества в качестве природного углеродистого минерального вещества применяют минерал шунгит, помещенный в токонепроводящую емкость и покрытый слоем воды, а электрический потенциал снимают с двух электродов, первый из которых закрепляют с возможностью его контакта с шунгитом, при этом часть поверхности электрода, которая проходит через слой воды, выполнена заизолированной, а второй электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале поверхность воды - поверхность шунгита.

В качестве слоя воды, покрывающей шунгит, может быть использована проточная вода.

В качестве первого электрода может быть использована алюминиевая фольга, при этом слой шунгита насыпают на фольгу.

В качестве первого электрода может быть использован металлический провод, проходящий в слое шунгита.

Второй электрод может быть закреплен с возможностью контакта с поверхностью воды.

Второй проводник может быть закреплен в слое воды.

Второй электрод может быть закреплен с возможностью контакта с поверхностью шунгита.

В качестве второго электрода может быть использована металлическая пластина.

В качестве второго электрода может быть использован металлический провод.

Второй электрод может быть выполнен из драгоценного металла.

Способ получения постоянной электрической энергии осуществляют следующим образом.

В токонепроводящую емкость 1 (стеклянный или пластмассовый сосуд, показан на чертеже) насыпают слой шунгита 2, заливают водой 3, опускают электроды 4, 6, причем один из электродов 4 закрепляют с возможностью контакта с шунгитом, при этом поверхность электрода 5, проходящую через слой воды, выполняют закодированной. Второй электрод 6 закрепляют либо с возможностью контакта с поверхностью воды, или в слое воды, или с возможностью контакта с поверхностью шунгита. Положительный и отрицательный выводы подключают к устройству, позволяющему фиксировать разность потенциалов. При этом в частных случаях осуществления способа каждый из электродов может иметь или положительный, или отрицательный заряд.

Ниже приведены примеры осуществления способа, в том числе и в частных случаях его исполнения, с использованием электродов, изготовленных из разных металлов, различной формы и различной степени их соприкосновения с шунгитом и водой.

Пример 1.

Способ осуществляли в стеклянной емкости, объемом 1000 мл, в которую засыпали шунгит в виде гранул размером 0,5-1,0 см на одну треть объема емкости, доливали воду до полного объема сосуда и закрепляли электроды таким образом, чтобы один из электродов соприкасался с поверхностью шунгита, второй контактировал с водой, не достигая поверхности шунгита. На концах электродов, выходящих за пределы сосуда, появлялось постоянное электрическое напряжение величиной от 0,5 до 1,0 вольта, которое измерялось вольтметром. При подключении к электродам электрической нагрузки в цепи возникал электрический ток до 2 миллиампер. Продолжительность работы устройства без добавления расходных материалов - шунгита и воды, составила не менее 2-х месяцев, при этом величина вырабатываемого тока оставалась неизменной.

Пример 2.

В пластмассовую емкость объемом 1,5 л, на дно укладывали алюминиевую фольгу, на нее насыпали гранулы (0,3-1 см) шунгита (0,5 кг), доливали водопроводной водой (0,75 л). К фольге подсоединяли провод в изоляции, второй конец которого был выведен за приделы сосуда (положительный заряд). Опускали в воду алюминиевую пластину (10 см2) (отрицательный заряд), с закрепленным проводом, выведенным за пределы поверхности воды. Между двумя выводами создается постоянное электрическое напряжение U=0,5 вольта, сила тока при этом составляет 0,5 миллиампера, а мощность 0,25 милливатта.

Пример 3.

Способ осуществляли в условиях примера 2, вместо алюминиевой пластины использовали тех же размеров медную пластину. Напряжение (U) при этом составило 0,7 вольта, сила тока 0,2 миллиампера, а мощность - 0,14 милливатта.

Пример 4.

Способ осуществляли в условиях примера три, но медную пластину опускали до соприкосновения с шунгитом в воде. При этом алюминиевая фольга стала отрицательным зарядом, а медная пластина - положительным. Величина напряжения составила U=0,2 вольта, сила тока 0,75 миллиампера, а мощность 0,15 милливатта.

Пример 5.

Способ осуществляли в условиях примера четыре, только вместо медной пластины использовали серебряную цепочку, по площади равную медной пластинке. Алюминиевая фольга стала отрицательным зарядом, а серебряная цепочка - положительным. Напряжение при этом равно U=0,25 вольта, сила тока 2,5 миллиампера, а мощность составила 0,625 милливатта.

Пример 6.

В пластмассовый сосуд засыпали гранулы шунгита (0,5 кг), заливали дистиллированную воду - 1,5 литра. В слой шунгита опускали медный провод диаметром 2 мм, второй конец которого был выведен из воды. Медную пластину (размером 10 см2) опускали на слой шунгита, к ней присоединяли второй проводник с выводом за пределы воды. Медная пластина становилась положительным электродом, а медный провод - отрицательным. Между выводами напряжение равно 0,3 вольта, ток 1 миллиампер, а мощность составила 0,3 милливатта.

Пример 7.

Способ осуществляли в условиях примера 6, только вместо медной пластины брали пластину из олова. В данном примере между выводами напряжение составило 0,25 вольта, ток 1 миллиампер, а мощность 0,25 милливатта.

Пример 8.

Способ осуществляли в условиях примера 6, при этом в слой шунгита опускали серебряный проводник, второй конец был выведен из воды. Серебряную цепочку опускали на поверхность шунгита, к ней присоединяли второй проводник с выводом за пределы воды. Серебряная цепочка в данном примере являлась положительным электродом. Между выводами напряжение составляло 1,25 вольта, сила тока 5 миллиампер, а мощность 6,25 милливатта.

Пример 9.

В пластмассовый сосуд засыпали гранулы шунгита (1 кг), заливали водопроводную воду (2,5 литра). В шунгит вставляли медную проволоку (2 мл в диаметре) с выводом за пределы воды (+). Второй медный проводник опускали в воду (-). В данном примере между выводами напряжение составило 0,5 вольта, сила тока 1 миллиампер, а мощность 0,5 милливатта.

Пример 10.

В условиях примера 9 в шунгит вставляли серебряную проволоку с выводом за пределы воды (-). Серебряную цепочку опускали на слой шунгита (+). В данном примере между выводами напряжение составило 1,25 вольта, сила тока 6 миллиампер, а мощность 7,5 милливатта.

Таким образом, при любых сочетаниях заявленных признаков, в их частных случаях исполнения, возможно осуществление способа и получение электрической энергии. Напряжение, силу тока и мощность можно регулировать использованием электродов, изготовленных из разных металлов и разной формы, а также расположением второго электрода по отношению к слою шунгита. По сути, в каждом из приведенных примеров способа получена батарея постоянного электричества. Последовательное соединение таких батарей позволяет создавать источники постоянного напряжения с необходимым значением напряжения и тока. При этом для осуществления способа не требуется сложных устройств и оборудования. Способ не трудоемок, не привязан к определенной местности и при минимальных затратах позволяет получать электрическую энергию практически в любых условиях, обеспечивает автономность электропитания в труднодоступных районах.

1. Способ получения постоянной электрической энергии с использованием в качестве источника электрической энергии природного углеродистого минерального вещества, отличающийся тем, что в качестве природного углеродистого минерального вещества применяют минерал шунгит, помещенный в токонепроводящую емкость и покрытый слоем воды, а электрический потенциал снимают с двух электродов, первый из которых закрепляют с возможностью его контакта с шунгитом, при этом поверхность электрода, проходящую через слой воды, выполняют заизолированной, а второй электрод закрепляют с возможностью изменения его положения по высоте в интервале поверхность воды - поверхность шунгита.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве слоя воды, покрывающей шунгит, используют проточную воду.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого электрода используют алюминиевую фольгу, при этом слой шунгита насыпают на фольгу.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого электрода используют металлический провод, проходящий в слое шунгита.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй электрод закрепляют с возможностью его контакта с поверхностью воды.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй электрод закрепляют в слое воды.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй электрод закрепляют с возможностью контакта с поверхностью шунгита.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве второго электрода используют металлическую пластину.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве второго электрода используют металлический провод.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что электроды выполняют из драгоценного металла.

www.findpatent.ru

---

• 
  Получение электрической энергии
• 
  Почему на водонагревателе срабатывает узо
• 
  Почему на водонагревателе срабатывает узо
• 
  Норма электроэнергии на человека в беларуси 2018
• 
  Норма электроэнергии на человека в беларуси 2018
• 
  Чистая экономия
• 
  Чистая экономия
• 
  Источники энергии будущего 3 класс
• 
  Источники энергии будущего 3 класс
• 
  Что лучше переменный ток или постоянный
• 
  Что лучше переменный ток или постоянный