Способ получения электрической энергии путем ее электрохимической генерации и устройство для его реализации

Изобретение относится к области получения электроэнергии на основе использования электрохимических реакций. Техническим результатом изобретения является упрощение технологии управления процессом. Согласно изобретению способ генерации электроэнергии включает прокачку электролита через реактор, имеющий два электрода с отверстиями, один из которых с одной, встречной стороны потоку электролита, покрыт диэлектриком, при этом к электродам подключают полезную нагрузку и от источника тока пускового устройства на первый электрод подают положительный потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал, после насыщения реактора газами и ионами отключают источник тока пускового устройства. Патентуется также устройство для реализиции указанного способа. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области преобразования химической энергии в электрическую энергию, в частности к электрохимическим генераторам, и может найти применение в устройствах, работающих с электропитанием на постоянном токе.

Известен способ и устройство для получения электрической энергии с использованием электрохимической системы железо-галоген. Устройство представляет собой емкость, разделенную на два отделения проницаемой для ионов мембраной, в одном из которых размещен катод, на котором протекает реакция

Fe⁺³→Fe⁺², а в другом - анод, на котором протекает реакция восстановления галогена. При этом через отделения корпуса устройства осуществляют прокачивание электролитов для восполнения расходуемых компонентов. Электролит хранится в баке и подается в емкость с помощью насоса. (CN 101047261, Н01М 6/00, Н01М 12/00, опубл. 2007-10-03).

Недостатком известного способа является нестабильность и низкие значения напряжения на электродах устройства, а также сложность управления раздельной прокачкой электролита через отделения устройства.

Задачей изобретения и его техническим результатом является создание способа получение электрической энергии и устройства для его реализации, обеспечивающих при генерации электроэнергии простоту управления процессом.

Технический результат достигается тем, что способ получения электрической энергии включает прокачивание электролита через реактор с омыванием двух электродов, при этом в качестве электролита используют водный раствор бикарбоната натрия, который прокачивают через первый и второй электроды с отверстиями, причем поверхность второго электрода со стороны первого электрода покрыта диэлектриком, при этом к электродам подключают внешнюю полезную нагрузку и от источника тока пускового устройства на первый электрод подают положительный электрический потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал, и после насыщения реактора газами и ионами источник тока пускового устройства отключают.

Технический результат также достигается тем, что устройство для получения электрической энергии включает реактор с корпусом из токонепроводящего материала и с двумя электродами, бак с электролитом и насос для прокачки электролита через реактор, причем дополнительно содержит вентиль, бак для использованного электролита, источник тока пускового устройства и полезную нагрузку, подключаемые к электродам, при этом электроды снабжены отверстиями для транспортировки электролита, а поверхность второго электрода покрыта со стороны первого электрода диэлектриком, при этом на первый электрод подают положительный электрический потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал.

Изобретение может быть проиллюстрировано на рис.1, где:

1 - реактор;

2 - корпус реактора;

3 - первый электрод с отверстиями;

4 - второй электрод с отверстиями;

5 - диэлектрическое покрытие второго электрода;

6 - бак с исходным электролитом;

7 - насос для подачи электролита;

8 - вентиль;

9 - трубопровод подвода и отвода электролита;

10 - бак с использованным электролитом;

11 - источник тока пускового устройства;

12 - полезная нагрузка;

К1 и К2 - ключи подключения источника тока полезной нагрузки.

Осуществление способа по изобретению с использованием устройства для его реализации ведется следующим образом.

Перед запуском устройства по изобретению в бак (6) заливают электролит, представляющий собой водный раствор бикарбоната натрия, который трубопроводом (9) соединен с корпусом реактора (2), выполненным из непроводящего материала. При этом к электродам ключами К1 и К2 подключают полезную нагрузку (12) и внешний источник питания (11) пускового устройства (аккумулятор). После этого начинают прокачку электролита через реактор (1), который последовательно проходит через отверстия первого металлического электрода (3), отверстия второго металлического электрода (4), снабженного со стороны первого электрода диэлектрическим покрытием (5), и подается в бак с использованным электролитом (10). Расход электролита (скорость прокачки) регулируют с помощью насоса (7) для прокачки электролита и вентиля (8).

При наложении потенциалов от внешнего источника тока (11) на первом электроде (3) образуются диссоциированные и/или гидратированные продукты электрохимических реакций, которые потоком электролита переносятся через отверстия второго электрода (4). Наличие диэлектрика (5) на поверхности второго электрода препятствует быстрому протеканию обратных реакций на поверхности второго электрода в межэлектродном пространстве. После насыщения объема реактора за вторым электродом продуктами электрохимических реакций на первом электроде, внешний источник тока (11) отключают и к электродам (3, 4) остается подключенной только полезная нагрузка (12). После отключения на электродах начинают протекать электрохимические реакции, что сопровождается появлением тока через полезную нагрузку, величина которого (а также величина напряжения) со временем убывает. Для обеспечения протекания тока через полезную нагрузку требуемой величины необходимо повторно подключить внешний источник тока к электродам и повторить последовательность приемов способа (насыщение пространства реактора за вторым электродом продуктами реакций на первом электроде - отключение внешнего источника тока и т.д.). Конкретные электрические параметры устройства как генератора электрической энергии регулируются скоростью прокачки электролита, концентрацией бикарбоната в растворе электролита, площадью электродов, размерами и числом отверстий в электродах, температурой, частотой подключения внешнего источника тока, электрическими параметрами внешнего воздействия на электроды (напряжение, ток) и т.д.

Таким образом, осуществление способа по изобретению и устройства для его реализации позволяет достигнуть (по сравнению с наиболее близким аналогом) поставленный технический результат - обеспечить простоту управления процессом генерации электроэнергии.

1. Способ получения электрической энергии, включающий прокачку электролита через реактор с смыванием двух электродов, отличающийся тем, что в качестве электролита используют водный раствор бикарбоната натрия, который прокачивают через первый и второй электроды с отверстиями, причем поверхность второго электрода со стороны первого электрода покрыта диэлектриком, при этом к электродам подключают внешнюю полезную нагрузку и от источника тока пускового устройства на первый электрод подают положительный потенциал, а на второй электрод - отрицательный потенциал, и после насыщения реактора газами и ионами источник тока пускового устройства отключают.

2. Устройство для получения электрической энергии, включающее реактор с корпусом из токонепроводящего материала и с двумя электродами, бак с электролитом и насос для прокачки электролита через реактор, отличающееся тем, что дополнительно содержит вентиль, бак для использованного электролита, источник тока пускового устройства и полезную нагрузку, подключаемые к электродам, при этом электроды снабжены отверстиями для транспортировки электролита, а поверхность второго электрода покрыта со стороны первого электрода диэлектриком.