RU57368U1

RU57368U1 - ENERGY INSTALLATION OF VEHICLE

Info

Publication number: RU57368U1
Application number: RU2006116363/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Меднов
Original assignee: Николай Павлович Меднов
Priority date: 2006-05-12
Filing date: 2006-05-12
Publication date: 2006-10-10

Abstract

Использование: получение горючей газовой смеси, преимущественно водорода, из воды и применение его в качестве источника энергии для питания двигателя.Usage: obtaining a combustible gas mixture, mainly hydrogen, from water and its use as an energy source for powering an engine.

Сущность: Энергетическая установка транспортного средства, содержащая электрогенератор, связанный по току с электролизером для получения водорода, в котором размещены электроды, расположенное между ними рабочее вещество, пьезоэлемент и дополнительный источник электроэнергии для питания электролизера, характеризуется тем, что электролизер выполнен в виде двух сообщающихся, заполненных рабочим веществом емкостей, в каждой из которых размещены параллельно установленные по меньшей мере одна пара из электрода и пьезоэлемента, при этом электроды и пьезоэлементы параллельно подсоединены к электрогенератору высокой частоты, электроды дополнительно соединены по току с дополнительным источником постоянной электроэнергии, а качестве рабочего вещества использована вода, предварительно пропущенная через древесный уголь, помещенный в емкость для воды, соединенную с электролизером.SUBSTANCE: power plant of a vehicle, comprising an electric generator, connected by current with an electrolytic cell for producing hydrogen, in which electrodes are placed, a working substance located between them, a piezoelectric element and an additional electric power source for powering the electrolyzer, characterized in that the electrolyzer is made in the form of two communicating, containers filled with a working substance, in each of which at least one pair of an electrode and a piezoelectric element are installed in parallel, while the electrodes and piezoelectric elements are connected in parallel to a high-frequency electric generator, the electrodes are additionally connected by current to an additional source of constant electric power, and water, previously passed through charcoal placed in a water tank connected to the electrolyzer, is used as a working substance.

Энергетическая установка характеризуется тем, что в качестве дополнительного источника постоянной электроэнергии использован аккумулятор, подключенный к электролизеру через систему регулирования с переключателями и индикатором давления газовой смеси.The power plant is characterized in that a battery connected to the electrolyzer through a control system with switches and a gas mixture pressure indicator is used as an additional source of constant electric power.

1 с.п. ф-лы; 1 з.п. ф-лы; 1 илл.1 s.p. f-ly; 1 s.p. f-ly; 1 ill.

Description

Полезная модель относится к энергетическим установкам, предназначенным для получения горючей газовой смеси из жидкости с последующим сжиганием в двигателе внутреннего сгорания, и может быть использована в автомобильной промышленности.The utility model relates to power plants designed to produce a combustible gas mixture from a liquid, followed by combustion in an internal combustion engine, and can be used in the automotive industry.

Известны различные энергетические установки, использующие в качестве источника энергии водород (см. патенты США №№3877450, 1975, №4382189, 1983; а. св. СССР №1359167, 1987). Согласно авторскому свидетельству, установка содержит системы, необходимые для работы двигателя внутреннего сгорания, и электролизер, вырабатывающий кислородно-водородную смесь, которая добавляется в основную горючую смесь двигателя. Для работы электролизера используется ток, вырабатываемый электромагнитным тормозом-замедлителем и преобразователями энергии механических колебаний и вибраций в электрическую энергию, которые размещены на колеблющихся и вибрирующих частях трансмиссии и подвески транспортного средства.Various power plants are known that use hydrogen as an energy source (see US Pat. Nos. 3,877,450, 1975, No. 4382189, 1983; a. St. USSR No. 1359167, 1987). According to the author’s certificate, the installation contains the systems necessary for the operation of the internal combustion engine, and an electrolyzer that produces an oxygen-hydrogen mixture, which is added to the main combustible mixture of the engine. For the operation of the electrolytic cell, the current generated by the electromagnetic retarder and the energy converters of mechanical vibrations and vibrations into electrical energy, which are placed on the vibrating and vibrating parts of the transmission and suspension of the vehicle, is used.

Недостатком такой установки является ограниченность времени использования электролизера для выработки водорода.The disadvantage of this installation is the limited time of use of the electrolyzer to generate hydrogen.

Известна энергетическая установка двигателя внутреннего сгорания (см. а. св. СССР №1636574, 1991), включающая последовательно соединенные электролизер, резервуар для электролита, генератор и системы регулирования и поддержания рабочего уровня давления в электролизере. Электролизер заполнен до рабочего уровня электролитом и содержит ряд гальванически и механически последовательно соединенных микрокамер, образованных пластинами-электродами, расположенными вертикально и разделенными герметичными диэлектрическими прокладками. Микрокамеры объединены в группы, которые электрически параллельно связаны. Все микрокамеры и группы сообщаются между собой. В зависимости от требуемого количества водородо-кислородной газовой смеси набирается необходимое количество групп микрокамер в электролизере.A known power plant of an internal combustion engine (see a. St. USSR No. 1636574, 1991), including series-connected electrolyzer, an electrolyte tank, a generator and systems for regulating and maintaining the working pressure level in the electrolyzer. The cell is filled to the working level with electrolyte and contains a number of galvanically and mechanically sequentially connected microchambers formed by electrode plates arranged vertically and separated by sealed dielectric gaskets. Microcameras are combined into groups that are electrically connected in parallel. All microcams and groups communicate with each other. Depending on the required amount of a hydrogen-oxygen gas mixture, the required number of microchamber groups in the cell is recruited.

Известное устройство позволяет повысить экономичность двигателя за счет регулированной подачи присадок водорода в топливо в зависимости от нагрузки. Однако устройство имеет сложную конструкцию, что снижает возможность его практического применения.The known device can improve the efficiency of the engine due to the regulated supply of hydrogen additives to the fuel depending on the load. However, the device has a complex structure, which reduces the possibility of its practical application.

Известно устройство для присадки водорода в топливо двигателя внутреннего сгорания, которое позволяет получать водород непосредственным разложением воды во время работы двигателя (см. патент РФ №2168649, 2001). Электролизер устройства, где происходит получение водорода прямым разложением воды подключен к блоку управления, который связан с датчиком нагрузки и блоком питания. Блок управления подает необходимую энергию на электролизер в зависимости от нагрузки, обеспечивая получение нужного количества водорода, например, до 10% от массы потребляемого топлива, повышение экономических и экологических показателей двигателя (дизельных) транспортных средств.A device for adding hydrogen to the fuel of an internal combustion engine is known, which allows hydrogen to be obtained by direct decomposition of water during engine operation (see RF patent No. 2168649, 2001). The electrolyzer of the device where hydrogen is produced by direct decomposition of water is connected to a control unit, which is connected to a load sensor and a power supply. The control unit supplies the necessary energy to the electrolyzer depending on the load, providing the desired amount of hydrogen, for example, up to 10% of the mass of fuel consumed, increasing the economic and environmental performance of the engine (diesel) vehicles.

Описанные выше известные устройства для обеспечения требуемой эффективности разложения рабочего вещества (электролита) на кислород и водород, получения заданного количества объема газов, требуют значительных габаритов электролизера, большого количества электродов, что замедляет процесс получения водорода, снижает производительность энергоустановки, ограничивает возможности применения.The known devices described above to provide the required efficiency of decomposition of the working substance (electrolyte) into oxygen and hydrogen, to obtain a given amount of gas volume, require significant dimensions of the electrolyzer, a large number of electrodes, which slows down the process of producing hydrogen, reduces the productivity of the power plant, and limits the possibilities of application.

Известны энергетические установки, в которых электролиз происходит при подаче напряжения на пьезоэлемент, установленный определенным образом в электролизере (см. патент РФ №2151311, 2000; патент США №6679155, 2004; заявки Японии №60159632, 1985; 2005225709).Power plants are known in which electrolysis occurs when voltage is applied to a piezoelectric element installed in a certain way in the electrolyzer (see RF patent No. 21511311, 2000; US patent No. 6679155, 2004; Japanese applications No. 60159632, 1985; 2005225709).

Такова энергетическая установка, взятая за прототип, включающая электрогенератор, связанный по току с электролизером для получения водорода, в котором размещены катод, анод и расположенное между ними рабочее вещество, систему преобразования энергии в электроток (см. заявка РФ №96121241, 1999). Катод выполнен из металла, накопителя водорода, а в электролизер помещен пьезоэлемент, на торцах которого размещены катоды. В качестве рабочего вещества используют твердый электролит, а резонаторы выполнены в виде пакетов, содержащих теплоотводы и изоляторы, примыкающие к анодам. Система преобразования выполнена в виде электронных ключей и блока преобразования тока. Использование пъезоэлемента обеспечивает увеличение выработки водорода, однако применение твердого электролита удорожает энергетическую установку, не обеспечивает повышение производительности энергетической установки наземного транспортного средства.Such is a power plant, taken as a prototype, including an electric generator, connected in current with an electrolyzer to produce hydrogen, in which a cathode, anode, and working medium located between them are placed, and a system for converting energy into electric current (see RF application No. 96121241, 1999). The cathode is made of metal, a hydrogen accumulator, and a piezoelectric element is placed in the electrolyzer, at the ends of which cathodes are placed. A solid electrolyte is used as a working substance, and the resonators are made in the form of packets containing heat sinks and insulators adjacent to the anodes. The conversion system is made in the form of electronic keys and a current conversion unit. The use of a piezoelectric element provides an increase in hydrogen production, however, the use of a solid electrolyte increases the cost of a power plant, does not provide an increase in the productivity of a power plant of a land vehicle.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является возможность эффективного и экономичного получения водородного топлива из воды в энергетических установках транспортных средств.The problem the utility model is aimed at is the possibility of efficient and economical production of hydrogen fuel from water in power plants of vehicles.

Технический результат обеспечивается энергетической установкой, содержащей электрогенератор, связанный по току с электролизером для получения водорода, в котором размещены электроды, расположенное между ними рабочее вещество, пьезоэлемент и дополнительный источник электроэнергии для питания электролизера, в которой, согласно предложению, электролизер выполнен в виде двух сообщающихся, заполненных рабочим веществом емкостей, в каждой из которых размещены по меньшей мере одна пара из электрода и пьезоэлемента, при этом все электроды и пьезоэлементы параллельно подсоединены к электрогенератору высокой частоты, электроды дополнительно соединены по току с дополнительным источником постоянной электроэнергии, а в качестве рабочего вещества использована вода, предварительно пропущенная через древесный уголь, помещенный в емкость для воды, соединенную с электролизером.The technical result is provided by a power plant containing an electric generator, connected by current with an electrolyzer for producing hydrogen, in which electrodes are placed, a working substance located between them, a piezoelectric element and an additional source of electricity to power the electrolyzer, in which, according to the proposal, the electrolyzer is made in the form of two communicating filled with a working substance of containers, in each of which at least one pair of electrode and piezoelectric element is placed, with all electrodes piezoelements are connected in parallel to the electric high frequency electrodes are further connected with a further current source of constant electric power, and as the working medium water is used, previously passed through charcoal placed in a water tank connected to the electrolyzer.

В качестве дополнительного источника постоянной электроэнергии использован аккумулятор транспортного средства, подключенный к электролизеру через систему регулирования с переключателями и индикатором давления газовой смеси.A vehicle battery connected to the electrolyzer through a control system with switches and a gas mixture pressure indicator was used as an additional source of constant electric power.

Использование пьезоэлементов одновременно с электродами обеспечивает за счет возникающей вибрации при подаче напряжения на них ускорение процесса разложения воды на водород и кислород, увеличивает выработку водорода, повышение производительности энергетической установки даже при малом количестве воды (электролита-рабочего вещества), помещенного в электролизер.The use of piezoelectric elements simultaneously with the electrodes ensures acceleration of the decomposition of water into hydrogen and oxygen due to the occurring vibration when applying voltage to them, increases the production of hydrogen, and increases the productivity of the power plant even with a small amount of water (electrolyte-working substance) placed in the electrolyzer.

Выполнение электролизера в виде двух сообщающихся сосудов позволяет полностью использовать кислородно-водородную смесь, вырабатываемую в электролизере, обеспечивает быстрое достижение рабочего давления газов, предотвращает загрязнение поверхностей электродов и пьезоэлементов твердыми отложениями. Наличие нескольких пар электродов и пьезоэлементов обеспечивает получение требуемого количества водорода. При этом, величина тока, необходимая для работы одной пары электрод-пьезоэлемент определяет величину тока, потребляемую от источников электропитания. Использование различных источников электропитания - постоянного и переменного тока одновременно без преобразования постоянного тока в переменный, (как в аналогах) позволяет устанавливать минимальное количество пар, гарантирующих образование достаточного количества водородо-кислородной смеси, барботирующей воду в электролизере, The implementation of the electrolyzer in the form of two interconnected vessels allows you to fully use the oxygen-hydrogen mixture generated in the electrolyzer, provides a quick achievement of the working gas pressure, prevents contamination of the surfaces of the electrodes and piezoelectric elements by solid deposits. The presence of several pairs of electrodes and piezoelectric elements provides the required amount of hydrogen. In this case, the amount of current required for the operation of one pair of electrode-piezoelectric element determines the amount of current consumed from power sources. The use of various power sources - direct and alternating current simultaneously without converting direct current to alternating current (as in analogues) allows you to set the minimum number of pairs that guarantee the formation of a sufficient amount of a hydrogen-oxygen mixture that sparges water in the electrolyzer,

поддерживающей в нем рабочее давление, вырабатывать необходимое количество водорода.supporting the working pressure in it, to produce the necessary amount of hydrogen.

Использование в качестве рабочего вещества воды, предварительно пропущенной через древесный уголь, позволяет обеспечить ее электропроводимость, создание дешевого щелочного электролита непосредственно на транспортном средстве.The use of water previously passed through charcoal as a working substance makes it possible to ensure its electrical conductivity and the creation of a cheap alkaline electrolyte directly on a vehicle.

Таким образом, заявляемая энергетическая установка обеспечивает увеличенную выработку водорода, ускорение процесса разложения дешевого электролита-воды на водород и кислород, увеличивает объем получаемого водорода в единицу времени при имеющихся на транспортном средстве параметрах электрического тока.Thus, the claimed power plant provides increased hydrogen production, accelerates the decomposition of cheap electrolyte water into hydrogen and oxygen, increases the amount of hydrogen produced per unit time with the electric current parameters available on the vehicle.

Заявляемая энергетическая установка поясняется чертежом, где схематично представлен ее общий вид.The inventive power plant is illustrated by a drawing, where its general view is schematically presented.

Энергетическая установка содержит электрогенератор 1, связанный по току с электролизером 2, в котором размещены электроды 3 и пьезоэлементы 4, рабочее вещество 5, дополнительный источник 6 электроэнергии для питания электролизера 2. Электролизер 2 выполнен в виде двух сообщающихся, заполненных, рабочим веществом 5 емкостей. В качестве рабочего вещества 5 использована вода, предварительно пропущенная через древесный уголь, помещенный в емкость 7 для воды, последовательно подключенную к входу в электролизер 2. В каждой из емкостей электролизера 2 параллельно установлены по меньшей мере одна пара из электродов 3 и пьезоэлементов 4. Обе емкости заполнены водой-электролитом до требуемого рабочего уровня электролита, электроды 3 и пьезоэлементы 4 полностью погружены в воду, а электроды 3 выступают над уровнем воды. В каждом из сосудов может быть размещено до десяти и более электродов, спаянных между собой в кольцо или решетку, в зависимости от формы используемого электролизера. Количество пар электрод-пьезоэлемент зависит от величины требуемого в единицу времени количества водорода и определяется допустимой величиной вырабатываемой источниками электроэнергии.The power plant contains an electric generator 1, connected in current with the electrolyzer 2, in which electrodes 3 and piezoelectric elements 4 are placed, a working substance 5, an additional electric power source 6 for powering the electrolyzer 2. The electrolyzer 2 is made in the form of two communicating, filled, working substance 5 containers. As the working substance 5, water was used, preliminarily passed through charcoal placed in a water tank 7, connected in series to the entrance to the electrolysis cell 2. At least one pair of electrodes 3 and piezoelectric elements 4 are installed in parallel in each of the electrolytic cell 2 tanks. Both the containers are filled with water-electrolyte to the required working electrolyte level, the electrodes 3 and piezoelectric elements 4 are completely immersed in water, and the electrodes 3 protrude above the water level. In each of the vessels, up to ten or more electrodes can be placed, welded together in a ring or lattice, depending on the shape of the electrolyzer used. The number of pairs of electrode-piezoelectric element depends on the amount of hydrogen required per unit time and is determined by the allowable amount of electricity generated by the sources.

Пьезоэлементы 4 могут быть закреплены ко дну или стенкам электролизера 2, или установлены непосредственно на электродах 3, концентрично, если электроды цилиндрические, или по торцам, если электроды - в виде пластины. Все электроды 3 и пьезоэлементы 4 параллельно подсоединены к электрогенератору 1 высокой частоты. Электроды 3 одновременно подключены к дополнительному источнику 6 постоянной электроэнергии, в качестве которого использован аккумулятор транспортного средства, The piezoelectric elements 4 can be fixed to the bottom or walls of the electrolyzer 2, or mounted directly on the electrodes 3, concentrically, if the electrodes are cylindrical, or at the ends, if the electrodes are in the form of a plate. All electrodes 3 and piezoelectric elements 4 are connected in parallel to a high-frequency electric generator 1. The electrodes 3 are simultaneously connected to an additional source of constant electricity 6, which is used as a vehicle battery,

подключенный к электролизеру через систему 8 регулирования с переключателями и индикатором давления газовой смеси.connected to the electrolyzer through a control system 8 with switches and a gas mixture pressure indicator.

Выходной канал 9 электролизера по водороду соединен с емкостью для хранения водорода, которая в свою очередь соединена с топливной системой двигателя транспортного средства.The hydrogen outlet channel 9 of the electrolyzer is connected to a hydrogen storage tank, which in turn is connected to the fuel system of the vehicle engine.

При использовании энергетической установки водород для питания двигателя получают независимо от зарядных станций, используя штатные источники электрической энергии - электрогенератор и аккумулятор.When using a power plant, hydrogen for powering the engine is obtained independently of the charging stations, using standard sources of electrical energy - an electric generator and a battery.

Двигатель с использованием предлагаемой энергетической установки может работать на органическом топливе, на смеси органического топлива с водородом и на водороде. Создание расходных запасов водорода может происходить и во время стоянки и во время движения транспортного средства. Система 8 регулирования обеспечивает в зависимости от используемого топлива (в случае, если водород применяется как присадка к топливу) рабочий процесс, согласуя получаемый от источников электроэнергии ток, в ток с рабочими параметрами электролизера.An engine using the proposed power plant can run on fossil fuels, on a mixture of fossil fuels with hydrogen and hydrogen. The creation of expendable reserves of hydrogen can occur both during parking and during the movement of the vehicle. The control system 8 provides, depending on the fuel used (in the case where hydrogen is used as an additive to the fuel) a working process, matching the current received from electric power sources, into the current with the operating parameters of the cell.

Кислород, полученный в электролизере, через выходной канал 10 по кислороду, поступает в атмосферу.Oxygen obtained in the electrolyzer, through the outlet channel 10 through oxygen, enters the atmosphere.

Энергетическая установка работает следующим образом.The power plant operates as follows.

В емкость с древесным углем заливают чистую воду, которая приобретает мягкость, щелочные свойства, становится электролитом. Заполняют электролизер до рабочего уровня. На электроды 3 подают постоянный электрический ток, который проходит через щелочную воду, ионизирует ее. Одновременно на электроды подается переменный электрический ток высокой частоты от генератора высокой частоты, за счет чего ускоряется процесс разложения воды на водород и кислород, т.е. увеличивается объем выработанного водорода в единицу времени, при тех же параметрах постоянного электрического тока, подаваемого на электроды. Одновременно подается ток высокой частоты от генератора на пьезоэлементы 4. Процесс разложения воды на водород и кислород ускоряется за счет вибрации пьезоэлементов пропорционально частоте подаваемого тока. Вибрация пьезоэлементов 4 способствует ослаблению связи между молекулами водорода и кислорода, в результате чего резко увеличивается количество вырабатываемого водорода в единицу времени.Pure water is poured into a container with charcoal, which acquires softness, alkaline properties, becomes an electrolyte. Fill the cell to the operating level. A direct electric current is supplied to the electrodes 3, which passes through alkaline water, ionizes it. At the same time, an alternating high-frequency electric current is supplied to the electrodes from a high-frequency generator, due to which the process of decomposition of water into hydrogen and oxygen is accelerated, i.e. the volume of hydrogen generated per unit time increases, with the same parameters of a constant electric current supplied to the electrodes. At the same time, a high-frequency current is supplied from the generator to the piezoelectric elements 4. The process of decomposition of water into hydrogen and oxygen is accelerated due to the vibration of the piezoelectric elements in proportion to the frequency of the supplied current. The vibration of the piezoelectric elements 4 helps to weaken the connection between the molecules of hydrogen and oxygen, resulting in a sharp increase in the amount of hydrogen produced per unit time.

Система 8 регулирования обеспечивает преобразование имеющегося тока в ток с рабочими параметрами электролизера, согласует уровень электролита в электролизере с требуемым давлением газовой смеси, корректирует рабочий процесс.The control system 8 provides the conversion of the current in the current with the operating parameters of the electrolyzer, coordinates the electrolyte level in the electrolyzer with the required pressure of the gas mixture, and corrects the working process.

Claims

1. The power plant of the vehicle, containing an electric generator, connected by current with the electrolyzer to produce hydrogen, in which the electrodes are placed, the working substance located between them, a piezoelectric element and an additional source of electricity to power the electrolyzer, characterized in that the electrolyzer is made in the form of two communicating filled the working substance of the containers, in each of which at least one pair of parallel mounted electrode and piezoelectric element is placed, while the electrodes and zoelementy connected in parallel to the electric high frequency electrodes are further connected with a further current source of constant electric power, and as the working medium water is used, previously passed through charcoal placed in a water tank connected to the electrolyzer.

2. The power plant according to claim 1, characterized in that a battery connected to the electrolyzer through a control system with switches and a pressure indicator of the gas mixture is used as an additional source of constant electricity.