Теплолизёр, плазменный электролиз

Сначала думал делать как все – тот или иной тип электролиза, потом сжигание в котле с использованием горелки или еще что-то подобное.

Но потом натолкнулся на плазменный электролиз и понял, что это то, что нужно. Сжигание осуществляется здесь же, на месте, без передачи продуктов электролиза куда либо.

Нашел работу пользователя Железная Голова на сайте overunity.com. Но у него (как впрочем и у других аналогичных устройств) есть существенный недостаток – часть газов выводится наружу – либо просто теряется, либо предлагается дожигать где-либо в отдельной камере.

Вторая статья, которая описывает плазменный электролиз и различные его режимы здесь. Если сайт умрет, HTML файл с встроенными изображениями и их оригиналами в zip архиве в аттаче внизу.

Третий момент, который стал финальным в поисках ответа делать или не делать это изучение материалов установки "Энергонива" Вачаева-Иванова из 90-х годов прошлого столетия, подборка информации - ПДФ в аттаче.

Предлагаемое устройство базируется на выше описанных устройствах, но предположительно должно обеспечивать более высокий КПД.



На рисунке введены следующие обозначения:

1. Вольфрамовый электрод (красный или зелёный) - катод

2. Керамическая трубка

3. Сетка из нержавейки – анод

4. Змеевик теплообменника

5. Корпус реактора из нержавейки

6. Плазма на катоде

7. Свеча зажигания

8. Штуцер долива воды с клапаном.

9. Аварийный клапан.

Устройство работает следующим образом. При подаче напряжения около 200-400 вольт возникает плазменный электролиз у вольфрамового катода. Выделяющийся водород сгорает тут же в плазме с выделением энергии, которая тратится на нагрев электролита. Тепло от электролита отводится с помощью теплообменника, по которому циркулирует теплоноситель системы отопления.

Анализ материалов, описывающий данный тип электролиза говорит о том, что для максимального снижения потребляемого тока температура электролита (вода или KOH или NaOH, не принципиально) должна быть максимальной, т.е. близка к точке кипения. Поэтому при проектировании устройства нужно обеспечить следующее:

- Управление скоростью/потоком теплоносителя в змеевике. Теплоноситель не должен циркулировать, пока электролит не достигнет рабочей температуры.

- Управление подачей напряжения на катод. Электролит не должен достигать точки кипения. При превышении некоторой температуры устройство должно переходить в аварийный режим.

- Контроль уровня электролита. Как только уровень электролита опускается ниже заданного уровня обеспечивается долив воды в электролит. Если уровень не восстанавливается за заданный интервал времени – срабатывает аварийный режим.

При соблюдении этих трех требований устройство должно стабильно работать в широком диапазоне отбора мощности.

Что отличает это устройство от предлагающихся ранее – это наличие свечи зажигания. Предполагается, что на свечу непрерывно будет подаваться искра поджигающая водород, выделяющийся с поверхности электролита. Водород будет сгорать в среде кислорода при концентрации ниже 4%, т.е не как гремучй газ. Это обеспечивается частотой искрообразования. Контроль системы искрообразования должен уметь обнаруживать не только пропадание высоковольтных импульсов на свече, но и отсутствие искры, например, при её неисправности. В случае нарушения работы искрообразовния устройство должно переходить в аварийный режим.

Ноу-хау данной установки - будут проверяться в ходе эксперимента, когда придут заказанные детали:
- Камера закрытая, герметичная, под давлением пара/водорода/килорода, образующихся в результате электролиза/нагрева. В случае превышения давления срабатывает предохранительный клапан и устройство переводится в аварийный режим. Подача воды для поддержания уровня электролита осуществляется под давлением.
- Свеча зажигания, обеспечивающая дожиг результирующих газов, что повышает КПД устройства, и снижает выбросы в окружающую среду.
- Ультразвуковой генератор/Ультразвуковая ванна (на рисунке не показано), должна обеспечить снижение тока потребления за счет кавитации.
- Будет исследоваться непрерывная подача напряжения на электрод и импульсная. Возможно управление скважностью. Генератор мощный есть в наличии. Хотя интуиция подсказывает - больше энергии тратится на поджиг плазмы, чем на поддержание, но тем не менее, возможность это изучить есть.

Есть проблемы неясные в плане реализации - вольфрамовый электрод расходуется. Не быстро, но всё же. Не ясно, как обеспечить подачу, хоть даже в ручном режиме. Т.е. как обеспечить герметичность стыка керамика/вольфрам. Керамика/корпус - можно склеить или цанговый зажим, а стык керамика/вольфрам должен обеспечить хотя бы возможность ручной подачи электрода раз в неделю на пару мм. Видимо, тоже цанга, но надо продумывать и заказывать у токарей этот узел.

Первые два момента нуждаются в обсуждении. Если с самим плазменным электролизом более-менее всё известно/понятно, то со свечой и герметичностью - не очень, нет ли здесь подводных камней. УЗ ванна - тут уж обсуждать особо нечего, излучатели заказаны - надо просто пробовать и измерять.

Обновление следует.