專利名稱：使用利用吸熱分解的再循環(huán)能量的空氣熱能技術(shù)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開一般性涉及作為用于放熱反應(yīng)器如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或燃料電池的燃料 產(chǎn)生能量的系統(tǒng)、設(shè)備和過程。將大氣熱和濕氣捕集、濃縮和轉(zhuǎn)化成雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的 氧，然后其可被用作放熱反應(yīng)器的燃料或氧化劑。本公開說明可適于從大氣中提取和利用 能量的關(guān)鍵組件和方法。因此，所描述的技術(shù)可形成與可太陽能熱能平臺(tái)和地?zé)崮芷脚_(tái)相 區(qū)別的空氣熱能技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)。
背景技術(shù)：
120多年以來，世界上的工業(yè)國已經(jīng)增加了他們對放熱裝置的制造和部署以改善 他們的生活水平?，F(xiàn)在我們的社會(huì)中總共有數(shù)以十億計(jì)的汽車、爐子、熱水器、燒烤架甚至 草坪割草機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)。這類裝置通常需要基于碳的燃料如基于石油的燃料、天然氣和丙烷氣。為這些設(shè)備提供動(dòng)力的燃料是有限的，并且更難以提取、處理、運(yùn)輸和清除。本公 開指出需要可行和良好的技術(shù)作為保持和維持我們的燃料需求的替代燃料，從而使我們和 其他很多發(fā)展中國家的生活標(biāo)準(zhǔn)可持續(xù)改善和提高。因此，期望的是本公開的系統(tǒng)和方法 使用自平衡的閉環(huán)過程，其產(chǎn)生與自然界中其他過程相似的可再生和可重復(fù)利用的燃料形 式。可再生燃料的產(chǎn)生可大幅改變多數(shù)國家的外貿(mào)和財(cái)政負(fù)擔(dān)，尤其是那些具有巨大能量 需求的國家。多數(shù)現(xiàn)代設(shè)備和車輛如基于石油的內(nèi)燃機(jī)消耗大量燃料，同時(shí)排放熱和廢氣形式 的能量，其可直接導(dǎo)致污染和全球變暖。本公開已經(jīng)確認(rèn)了一種有效的、迄今被忽視的解決 由化石燃料、全球變暖和高能量成本所帶來的多方面難題的方法。如本文中將詳細(xì)描述的， 耦聯(lián)的吸熱裝置(coupled endothermic device)可用于進(jìn)料、平衡和再循環(huán)我們社會(huì)中大 部分放熱設(shè)備的排放物。所述吸熱系統(tǒng)和方法不排放能量和物質(zhì)，而是提取大氣熱和濕氣 以及再循環(huán)來自放熱裝置自身的廢品。從二十世紀(jì)七十年代早期開始，美國快速創(chuàng)新并逐步推廣了目前無處不在的催化 轉(zhuǎn)化器，以將有害的汽車排放物重整為更良性的化合物。在過去多于35年的時(shí)間里，在汽 車上已經(jīng)安裝了超過3億個(gè)催化轉(zhuǎn)化器。通過將吸熱反應(yīng)器與移動(dòng)式放熱反應(yīng)器如機(jī)動(dòng)車 輛的發(fā)動(dòng)機(jī)連接，可同時(shí)在很多國家可大規(guī)模地和快速地引入分散的能源經(jīng)濟(jì)。這種擴(kuò)建 將使開發(fā)任何廣泛或昂貴的集中式基礎(chǔ)設(shè)施來獲得有活力的、有成本效益和無污染的氫經(jīng) 濟(jì)的需要最小化。


圖1是說明根據(jù)本公開的一些實(shí)施方案配置的一個(gè)示例性放熱反應(yīng)器的框圖。
3具體實(shí)施方案下面將參考附圖詳細(xì)描述多個(gè)實(shí)施方案，其中在多幅視圖中相同的附圖標(biāo)記表示 相同的部件和組合件。對多個(gè)實(shí)施方案的參考并不限制本發(fā)明的范圍，后者僅由所附權(quán)利 要求的范圍限定。另外，本說明書中闡述的任何實(shí)施例都不意味著限制，而是僅闡述所要求 保護(hù)發(fā)明的多個(gè)可能實(shí)施方案中的一些實(shí)施方案。在整個(gè)說明書和權(quán)利要求中，下列術(shù)語采取至少與本文明確相關(guān)的含義，除非上 下文另有明確的相反指示。下面規(guī)定的含義并不是為了限定術(shù)語，而僅僅為術(shù)語的使用
提供說明性實(shí)例。沒有限定數(shù)量的詞可包括單數(shù)或復(fù)數(shù)?！霸?.....中”的意思可包括
“在......中”和“在......上”。術(shù)語“連接”可表示所連接物品之間的直接電連接、電磁
連接、機(jī)械連接、邏輯連接，而沒有任何電的、機(jī)械的、邏輯的或其他中間物品。術(shù)語“耦聯(lián)” 可指物品之間的直接連接、通過一個(gè)或多個(gè)中間物的間接連接或者物品之間以可以不構(gòu)成 物理連接的方式的聯(lián)通。簡言之，本公開涉及一種方法和設(shè)備，其捕集、濃縮大氣的熱和濕氣并將其轉(zhuǎn)化成 雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧，以即時(shí)用作放熱反應(yīng)器如內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或燃料電池的燃料和 氧化劑。圖1是示出用于將熱水轉(zhuǎn)化成氫和氧的一個(gè)示例性吸熱反應(yīng)器，所述吸熱反應(yīng)器 用于產(chǎn)生功的放熱反應(yīng)器并與其耦聯(lián)；它們均根據(jù)本公開的至少一些實(shí)施方案來布置。大氣熱(1)被反向散熱器(RR)捕集。反向散熱器(RR)設(shè)置為利用所捕集的大氣 熱處理冷水(9)以產(chǎn)生溫水(4)。大氣濕氣(2)由除濕器(DH)捕集，所述除濕器設(shè)置為從 捕集的大氣濕氣產(chǎn)生微溫水⑶。補(bǔ)充模塊(RM)設(shè)置為處理微溫水⑶和溫水⑷以產(chǎn)生 熱水(6)。依據(jù)設(shè)備所在的周圍環(huán)境，可能有必要利用可由微波熱源(5)或任意其它合適的 輔助熱源產(chǎn)生的額外熱來增加由補(bǔ)充模塊(RM)產(chǎn)生的熱水(6)的熱。示例性熱源可包括 紅外熱源、對流熱源、輻射熱源、太陽能反射器熱源以及任意的其它熱源。熱水(6)被送至吸熱反應(yīng)器(NR)，其設(shè)置為經(jīng)吸熱化學(xué)反應(yīng)將熱水轉(zhuǎn)化成雙原子 氫和化學(xué)計(jì)量的氧。控制模塊(7)用于操縱和保持吸熱反應(yīng)器(NR)的正確運(yùn)行。由于水 分子放熱，因此作為吸熱分解的副產(chǎn)物而產(chǎn)生剩余冷水(8)。吸熱反應(yīng)器(NR)的氣體輸出 (即雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧)與剩余冷水(8)混合，然后供應(yīng)到相分離器(PS)。相分離器(PS)設(shè)置為從混合的剩余水中分離冷水(9)和氣體(10)。相分離器 (PS)設(shè)置為分離流體。分離的剩余冷水(9)放出熱以形成氫和氧分子的耦合鍵，并且被送 回反向散熱器(RR)的進(jìn)口側(cè)以從周圍環(huán)境中捕集更多的大氣熱⑴。相分離器也將分離的 氣體(10，雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧)送到可以為任意合適類型的放熱反應(yīng)器(XR)，例如發(fā) 動(dòng)機(jī)或燃料電池(例如內(nèi)燃機(jī)中的燃燒、燃料電池的發(fā)電以及其他常規(guī)已知的放熱過程)。在放熱反應(yīng)器(XR)處理了氣體(10)之后，所得廢熱水(11)經(jīng)吸能分解處理單元 (12)回到吸熱反應(yīng)器(NR)，從而保存和重新利用作為熱水6的物質(zhì)和能量。為了最大限度 保存熱水6，圖1中所示的整個(gè)設(shè)備應(yīng)是熱封閉的。圖1示出通過不同的組件和/或過程處理大氣熱(1)、大氣濕氣(2)和可選的微波 熱(5)，以利用吸熱反應(yīng)產(chǎn)生能量，其中所得氣體通過某種放熱反應(yīng)器(XR)處理使用。控制模塊7設(shè)置為監(jiān)測和保持冷水(9)、溫水(4)、微溫水(3)、混有水(8)的熱水(6)和廢熱 水(11)的流動(dòng)，使得達(dá)到平衡而不產(chǎn)生過壓。通過在多個(gè)過程中保持動(dòng)態(tài)平衡，來避免系 統(tǒng)的泄漏(13)。來自放熱反應(yīng)器(XR)的熱被轉(zhuǎn)化成功(14)，所述功可以是任意合適的形 式(例如旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)等)?？刂颇K7由此保持系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn)行，從而可以利用最 小的大氣資源來進(jìn)行無限期運(yùn)轉(zhuǎn)。如上所述，所述過程和方法可以用作使用具有吸熱分解的再循環(huán)能量的大氣熱技 術(shù)平臺(tái)。通常，所述系統(tǒng)和方法說明應(yīng)用吸熱的形式。術(shù)語大氣熱指涉及或利用地球大氣 中的熱和濕氣，將其吸熱捕集和轉(zhuǎn)化成雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧(例如參見地?zé)岬亩x) 的過程和方法，其中所捕集和廢棄的能量和物質(zhì)都對應(yīng)于相同的資源。更一般來說，此處描 述的水資源被再循環(huán)，使得用作所述系統(tǒng)的輸入燃料的相同水資源被重新使用，由此用作 閉環(huán)系統(tǒng)的輸入和輸出。例如，熱水(6)是吸熱反應(yīng)器(NR)的輸入，從發(fā)電機(jī)或燃料電池 輸出的廢熱水(11)通過吸能分解處理單元(12)循環(huán)，然后再循環(huán)到輸入熱水(6)中。類 似地，來自相分離器(PS)輸出的冷水(9)通過反向散熱器(RR)再循環(huán)以產(chǎn)生額外的溫水 (4)，再送入其他系統(tǒng)模塊中。所述大氣熱過程可布置為與現(xiàn)有的地?zé)徇^程(如燃料燃燒過程)如以熱電聯(lián)產(chǎn)型 過程、現(xiàn)有的太陽能熱技術(shù)過程、現(xiàn)有的渦輪流技術(shù)過程(如風(fēng)力渦輪機(jī)、水力渦輪機(jī)等) 或這些現(xiàn)有過程的任意合適的組合或替代過程一起協(xié)作發(fā)電。因此預(yù)計(jì)所述過程可用于公 共事業(yè)發(fā)電/熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電站、機(jī)動(dòng)發(fā)電機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、船用發(fā)動(dòng)機(jī)、鐵路機(jī)車發(fā) 動(dòng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)、高爾夫球車發(fā)動(dòng)機(jī)、所有形式或尺寸的燃料電池和所有形式和尺寸 的渦輪機(jī)的領(lǐng)域中。上述說明書、實(shí)施例和數(shù)據(jù)提供制造和使用本發(fā)明的組合的完整描述。由于可以 在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下實(shí)施本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，所以本發(fā)明在于本文所 附的權(quán)利要求及其所有合理等同物內(nèi)。
權(quán)利要求
一種利用大氣熱和大氣濕氣做功的設(shè)備，其包括反向散熱器，其設(shè)置為通過捕集和濃縮大氣熱以產(chǎn)生溫水；除濕器，其設(shè)置為通過捕集和濃縮大氣濕氣以產(chǎn)生微溫水；補(bǔ)充模塊，其設(shè)置為由所述溫水和所述微溫水產(chǎn)生熱水；吸熱反應(yīng)器，其設(shè)置為通過將所述熱水轉(zhuǎn)化成雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧來產(chǎn)生氣體和水的摻雜混合物；相分離器，其設(shè)置為處理所述氣體和水的摻雜混合物以從所述摻雜混合物中分離冷水和氣體，其中來自所述吸熱反應(yīng)器的所述冷水與所述反向散熱器的進(jìn)口側(cè)耦聯(lián)，并且其中所述氣體包括所述雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧；和放熱反應(yīng)器，其設(shè)置為利用所述氣體做功。
2.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述放熱反應(yīng)器是內(nèi)燃機(jī)、渦輪機(jī)或燃料電池中的一種。
3.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述放熱反應(yīng)器的廢物輸出是廢熱水，并且其中所述 廢熱水被再循環(huán)并送回所述吸熱反應(yīng)器的入口以重新使用。
4.權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述廢熱水被吸能分解成氫和氧。
5.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述放熱反應(yīng)器的輸出與所述吸熱反應(yīng)器的輸入耦聯(lián)。
6.權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中在熱密封的閉環(huán)運(yùn)行中所述吸熱反應(yīng)器與所述放熱反 應(yīng)器耦聯(lián)。
7.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述放熱反應(yīng)器的輸入與所述吸熱反應(yīng)器的輸出耦聯(lián)。
8.權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中在熱密封的閉環(huán)運(yùn)行中所述吸熱反應(yīng)器與所述放熱反 應(yīng)器耦聯(lián)。
9.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述放熱反應(yīng)器和所述吸熱反應(yīng)器所使用的工作流體 基本上不含碳、氮、碳化合物和氮化合物。
10.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中在閉環(huán)運(yùn)行系統(tǒng)中所述放熱反應(yīng)器使用的工作流體 不排放到周圍環(huán)境中。
11.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備適于響應(yīng)所述吸熱反應(yīng)而由水產(chǎn)生雙原子 氫和化學(xué)計(jì)量的氧，并且其中所述吸熱反應(yīng)器包括用于輸出所述氫和氧的輸出端口，并且 所述設(shè)備還包括放熱裝置，所述放熱裝置包括設(shè)置為接收所述氫和化學(xué)計(jì)量的氧的輸入端 口，其中所述放熱裝置選自內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、爐、加熱器、窯、往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、 蒸餾裝置、水凈化裝置或氫/氧火焰噴射器。
12.權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所捕集的能量和廢棄的能量和物質(zhì)均對應(yīng)相同的資源。 全文摘要
一種可規(guī)?；奈鼰岱磻?yīng)設(shè)備、系統(tǒng)和方法，其捕集、濃縮大氣熱和濕氣并將其轉(zhuǎn)變成雙原子氫和化學(xué)計(jì)量的氧，以用于放熱設(shè)備如發(fā)電機(jī)、渦輪機(jī)或燃料電池中。在該設(shè)備所使用的過程中不引入氮或碳化合物。該過程中使用的所有工作物質(zhì)和能量在閉環(huán)系統(tǒng)中再循環(huán)。從放熱設(shè)備中作為廢物排出的能量被捕集并立即作為廢熱水被送回到吸熱裝置。因此，做功裝置的廢棄物輸出是可利用資產(chǎn)，其可通過吸熱裝置重復(fù)返回使用，而沒有任何排放物從所述系統(tǒng)的廢氣或排氣管中排放。在峰值效率下，放熱和吸熱過程形成為熱密封成獨(dú)立的自持式運(yùn)行封裝的設(shè)備。
文檔編號(hào)C01B3/00GK101903287SQ200880120995
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月18日
發(fā)明者布賴恩·休斯·巴龍 申請人:布賴恩·休斯·巴龍