專利名稱：一種氫能轉(zhuǎn)換方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過能量投入，以熱將水分解成氫和氧，直接利用氫的化學(xué)能并對(duì)離解能加以回收利用的能源轉(zhuǎn)換方法及裝置。
背景技術(shù)：
氫是理想能源，熱值高，燃燒過程沒有二氧化碳、二氧化硫等污染排放，燃燒只生成水。氫能屬于二次能源。所謂二次能源是指它必須由一種初級(jí)能源如煤、石油、太陽能等來生產(chǎn)的能源。人類制氫的歷史相當(dāng)長(zhǎng)，方法很多，包括傳統(tǒng)的電解法、熱化學(xué)法、太陽能光化學(xué)法、光合微生物法等。迄今為止，無論采取什么樣的方法，人類為提取氫所做的能量投入都高于提取出來的氫所產(chǎn)生的能量。例如電解法制氫的效率始終徘徊于70％。這樣生產(chǎn)氫作為常規(guī)能源就失去了意義。有必要另辟蹊徑，拓展新的氫能利用方法。
熱能汽化一切元素，依原子鍵合力的強(qiáng)弱需要不同的溫度。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，在1800K溫度，水即會(huì)分解成H2，O2，H2O，O，H，OH等不同形態(tài)，完全分解為H和O需要達(dá)到3500K以上的溫度。常溫下水的分解需要285.8KJ/摩爾的能量，這相當(dāng)于水的熱值及生成焓。
水分解成氫和氧是水形成的逆過程。根據(jù)能量守恒法則；氫和氧燃燒所產(chǎn)生的能量與將它們從水分解出來所消耗的能量相等。這樣看起來我們難以有所作為。所幸的是水與其它一些物質(zhì)不同，水分解為吸熱反應(yīng)，形成為放熱反應(yīng)。我們不可能違背能量守恒，憑空創(chuàng)造出能量，但可以利用水的特性，設(shè)計(jì)出符合我們?cè)竿哪茉崔D(zhuǎn)換裝置。關(guān)鍵在于對(duì)離解能的回收。
高溫下水分解的形態(tài)為充滿氫氧原子的熱等離子體。這種熱等離子體是由電子、離子、原子、分子或自由基等粒子組成的高溫混合氣體、具有高能量。宇宙中99％以上的物質(zhì)呈等離子態(tài)。地球上空的電離層也是等離子體。我們站在宇宙空間的角度來思考就容易理解；含氫氧原子的熱等離子體實(shí)際包含著雙重能量；熱和氫能。如果我們采用耐高溫、抗氧化的氫氧分離膜或者儲(chǔ)氫材料，直接將高溫狀態(tài)下的氫和氧分離并保持分離狀態(tài)，再通過熱交換分別回收高溫氫氧氣體的熱，就可以收回我們付出的離解能。同時(shí)，我們獲得了氫的化學(xué)能。根據(jù)能量守恒；分解出來的氫能與其離解能等量。
本發(fā)明不是將水分解為氫和氧提取出來加以利用，而是通過控制氫氧分解復(fù)合的過程，在裝置中直接利用氫能并通過熱交換的形式對(duì)離解能加以回收利用，從而提高電熱轉(zhuǎn)換效率。隨著氫氧分離膜性能的提高，能源轉(zhuǎn)換效率也將提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過各種可能的能量輸入方式，如激光、微波、電子束、遠(yuǎn)紅外、電阻、電弧、超聲波等通過熱將水分解成氫和氧并使其處于分離狀態(tài)，通過熱交換將離解能回收，再激發(fā)處于分離狀態(tài)，溫度已降低的氫和氧，使其復(fù)合釋放出能量。本發(fā)明電熱轉(zhuǎn)換效率大于1，其效率高低與離解能的回收比例成正比。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明包括一個(gè)宏系統(tǒng)和若干子系統(tǒng)；宏系統(tǒng)通過水介質(zhì)與子系統(tǒng)以及系統(tǒng)外部做熱交換，子系統(tǒng)以一定時(shí)間間隔釋放能量以熱的方式將水汽化、分解，在局部形成由氫氧原子組成的熱等離子體。周期放電終了，子系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫通過與宏系統(tǒng)做熱交換(系統(tǒng)間存在巨大溫差)得以被吸收、傳遞和釋放。熱交換過程即是能量(離解)的回收過程。高溫下狀態(tài)下已經(jīng)分離的氫和氧在分離膜、儲(chǔ)氫材料以及急劇降溫的作用下得以保持分離狀態(tài)。處于分離狀態(tài)，自身溫度已經(jīng)下降的氫和氧，在子系統(tǒng)再次釋放的能量激發(fā)下復(fù)合。復(fù)合過程，釋放出相當(dāng)于其離解能的化學(xué)能。裝置連續(xù)重復(fù)上述過程進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
一種通過能量投入以熱將水分解為氫和氧，直接利用氫的熱能并對(duì)投入的能量加以回收利用的方法及裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過熱將水分解成氫和氧并使其保持分離狀態(tài)，通過熱交換將離解能回收，再激發(fā)自身溫度已降低了的氫和氧復(fù)合的方法及裝置。本發(fā)明電熱轉(zhuǎn)效率高低與離解能的回收成正比。
文檔編號(hào)C01B5/00GK1470454SQ0212527
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2002年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月22日
發(fā)明者邱紀(jì)林 申請(qǐng)人:邱紀(jì)林