Устройство для удаления вредных газов из атмосферы
Устройство для удаления вредных газов из атмосферы состоит из автономно работающей в задаваемой зоне атмосферы платформы, корпус которой выполнен с применением легких конструкций и снабжен входами для окружающей атмосферы, а также выходами для обработанных продуктов. Внутри корпуса расположены блоки для извлечения и разделения газов, а также для накопления и обработки жидких и газообразных продуктов. При этом энергия для работы отдельных блоков этой замкнутой криогенной циркуляционной системы создается с помощью солнечных батарей или термоэлектрического генератора. Использование изобретения позволит создать устройство для удаления вредных газов, не создающее собственных выбросов вредных веществ. 6 ил.
Изобретение относится к устройству для удаления вредных газов из атмосферы.
Глобальное потепление обычно рассматривается как результат повышенной концентрации вредных газов, в частности, парниковых газов, в атмосфере. По сравнению с саморегулирующимся естественным парниковым эффектом, антропогенный парниковый эффект, в результате которого концентрация парниковых газов в атмосфере увеличилась за последние 100 лет более чем на 150%, имеет тяжелые последствия для атмосферы, включая предположительно вызываемое этим парниковым эффектом повышение средней температуры во всем мире. Однако уменьшение выбросов трудно реализуемо и наталкивается на различные препятствия, поскольку должно сопровождаться изменениями привычного уклада жизни, а также работы.
Поэтому в US 5147429 предложено устройство для удаления вредных газов из атмосферы в форме автономно работающей в задаваемой зоне атмосферы платформы, корпус которой выполнен с применением легких конструкций в форме летательного аппарата, снабжен входами и выходами и содержит блоки для извлечения и разделения газов, а также для накопления и обработки жидких и газообразных продуктов, причем на корпусе платформы предусмотрены солнечные батареи для создания энергии для работы указанных блоков. В известном устройстве платформа снабжена обычными пропеллерами, которые размещаются в гондолах винтомоторных групп. Большое число таких свободно парящих в атмосфере платформ было бы в состоянии очищать атмосферу в течение длительного времени, чтобы извлечь из атмосферы заметное количество вредных газов. Недостатком известного устройства является собственный выброс вредных веществ, создаваемых двигателями, приводящими в действие пропеллеры.
В основу изобретения положена задача создания устройства указанного типа, снабженного системой создания энергии, которое при своей работе само не создавало бы выбросов вредных веществ.
Эта задача решена с помощью автономно работающей в задаваемой зоне земной атмосферы платформы, корпус которой выполнен с применением легких конструкций по типу летательного аппарата и снабжен входами и выходами, и в корпусе расположены блоки для извлечения и разделения газов, а также для накопления и обработки жидких и газообразных продуктов, причем на корпусе платформы предусмотрены солнечные батареи или термоэлектрический генератор для создания энергии для работы блоков, причем согласно изобретению солнечные батареи или термоэлектрический генератор соединены с замкнутой криогенной циркуляционной системой.
Каждая платформа согласно изобретению снабжена системой создания энергии в форме комбинации солнечных батарей и замкнутой криогенной циркуляционной системы, которая сама при работе не вызывает выброса вредных веществ.
Создаваемая этой криогенной системой энергия используется как для извлечения вредных газов из атмосферы, так и для работы системы предотвращения столкновений на основе плазменно-волнового привода, соответственно, ионного привода в случае, когда устройство согласно изобретению пересекает высоты с большим воздушным сообщением.
Собственная приводная система в устройстве согласно изобретению, например, в форме пропеллеров, не предусмотрена. Поскольку устройство согласно изобретению способно работать в различных диапазонах температур, то можно по отдельности извлекать и хранить различные компоненты вредных газов, и сохраняемые газы можно затем обрабатывать, повторно перерабатывать и после этого снова выпускать.
Высокая эффективность устройства согласно изобретению обеспечивается, например, тем, что уже один атом газа хлора способен разрушить примерно один миллион молекул озона. Даже если с помощью одного единственного устройства согласно изобретению можно извлекать немного атомов хлора из атмосферы, то число защищенных тем самым молекул озона составит уже несколько миллионов. Таким образом, можно посредством целенаправленного извлечения атомов хлора с помощью устройства согласно изобретению обеспечить долговременное стабилизирующее действие на озонный слой, причем это является лишь отдельным сценарием того, что можно реализовать с помощью устройства согласно изобретению, в частности, если они используются в большом количестве.
При этом концепция устройства согласно изобретению основывается на комбинации самих по себе уже известных и опробованных технологий, за счет чего возможно производство также в больших количествах. Так, предусмотренная в устройстве согласно изобретению технология легких конструкций известна, среди прочего, например, из цеппелинов, дирижаблей, воздушных шаров и т.д., с помощью которых можно достигать рабочих высот от нескольких метров вплоть до 30-40 км.
Кроме того, предусмотренная в устройстве согласно изобретению технология использования солнечной энергии применялась до настоящего времени для привода летательных аппаратов, которые, как правило, значительно тяжелее, например, дирижаблей, цеппелинов или космических аппаратов. В противоположность этому, применение комбинации технологии использования солнечной энергии с экстремально легким летательным аппаратом впервые предусмотрено в устройстве согласно изобретению.
Кроме того, применяемая в изобретении технология извлечения газов используется преимущественно в промышленном секторе, например, для сжижения воздуха. При других применениях используются различные фильтрующие системы для извлечения определенных газовых компонентов из газовой смеси. Предусмотренные в предпочтительной модификации устройства согласно изобретению дополнительно, но не обязательно, термоэлектрические генераторы используют специальные полупроводниковые материалы для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую энергию, при этом эти технологии имеют по сравнению с солнечными батареями почти вдвое более высокую энергетическую эффективность.
Наконец, плазменно-волновые приводы и технологии ионного привода являются технологиями, которые до сих пор были реализованы исключительно в научных лабораториях и на демонстрационных стендах.
Ни одна из этих технологий не применялась до настоящего времени в комбинации, как это предусматривается в устройстве согласно изобретению, для извлечения газов из атмосферы.
Ниже приводится подробное пояснение изобретения на основе примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг.1 - платформа для удаления вредных газов из атмосферы, в изометрической проекции;
фиг.2 - система согласно фиг.1, вид сверху;
фиг.3 - система согласно фиг.1, вид спереди;
фиг.4 - система согласно фиг.1, вид сбоку;
фиг.5 - горизонтальный разрез системы по линии V-V на фиг.4;
фиг.6 - принципиальная схема термоэлектрического генератора.
На фиг.1-4 показана в разных проекциях платформа для удаления вредных газов из атмосферы. Ячейка, соответственно, корпус 1 платформы выполнен из предельно легких конструкций, т.е. с применением металлических материалов для легких конструкций, таких как, в частности, магний, и с минимально возможной толщиной стенок. Поверхность корпуса 1 платформы занята множеством солнечных батарей 2. Кроме того, корпус 1 имеет несколько входов 3, через которые он соединен с окружающей атмосферой, а также выходы 4 для получаемых с помощью платформы газообразных продуктов.
На фиг.5 чисто схематично показано в качестве примера техническое выполнение платформы с компрессорными блоками 5, сепараторными, соответственно, извлекающими газы блоками 6 для отделения жидких фаз из подлежащей очистке газовой смеси, накопительными резервуарами 7 для различных сжиженных газов, блоками 8 облучения для разложения молекул газа и радикалов, а также с установленными перед выходами 4 озонными генераторами 9. При этом энергия для работы отдельных блоков 5-9 создается с помощью солнечных батарей 2, или же, в качестве альтернативного решения, с помощью термоэлектрического генератора в комбинации с не изображенной на чертеже замкнутой криогенной циркуляционной системой. Принцип действия такого термоэлектрического генератора схематично показан на фиг.6. При этом в расположенном слоями полупроводниковом материале 10 падающая концентрированная солнечная энергия 11 преобразуется в тепловую энергию 12, при этом остальная тепловая энергия 13 уходит из термоэлектрического генератора.
Когда во время работы платформы газ выделяется из атмосферы и накапливается, то вес платформы увеличивается, и она опускается в направлении поверхности земли. Когда платформа оказывается на заданной высоте, то некоторые из сжиженных и накопленных газовых компонентов, таких как, например, вода, могут выпускаться и попадать затем, в том числе, в виде дождя на землю. Другие компоненты обезвреживаются в соответствующих наземных станциях. После опустошения баков платформа снова имеет небольшой вес и снова поднимается на свою предусмотренную рабочую высоту, где она продолжает извлечение газов из атмосферы.
Запуск и посадка платформы осуществляется по тому же принципу, что и в цеппелине. Для этого внутри устройства находится несущий газ, который обеспечивает необходимую подъемную силу. При этом с помощью не изображенных баллонов, т.е. надуваемых воздушных мешков, можно вызывать изменение объема несущего газа и тем самым подъем или опускание платформы.
Устройство для удаления вредных газов из атмосферы в форме автономно работающей в задаваемой зоне атмосферы платформы, корпус (1) которой выполнен с применением легких конструкций по типу летательного аппарата, снабжен входами (3) и выходами (4) и содержит блоки (5-9) для извлечения и разделения газов, а также для накопления и обработки жидких и газообразных продуктов, причем на корпусе (1) платформы предусмотрены солнечные батареи (2) или термоэлектрический генератор для выработки энергии для работы блоков (5-9), отличающееся тем, что солнечные батареи (2) или термоэлектрический генератор скомбинированы с замкнутой криогенной циркуляционной системой.
