МИКРОКОНТРОЛЛЕРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА

Устройство относится к альтернативным способам получения водорода при наименьших затратах электроэнергии и предназначено для получения водорода из водного электролита за счет резонанса межатомных связей молекул воды. Разработанное устройство может использоваться в автомобилестроении в качестве навесного - добавочного оборудования для двигателей внутреннего сгорания.
Известно устройство для получения электричества, тепловой энергии, кислорода и водорода, позволяющее получать раздельно кислород, паро-водородную смесь путем электролиза переменным электрическим током с помощью цилиндрического соленоида, надетого на ячейку [Описание изобретения к патенту РФ 2177512 от 24.07.2000, МПК7 С25В 1/02, С25В 9/00, опубликовано 2001.12.27]. Устройство состоит из корпуса, изготовленного из диэлектрического материала, который имеет нижний прилив и нижнюю крышку, образующие межэлектродную камеру, разделенную нижним цилиндрическим приливом на анодную и катодную полости. Анод выполнен плоским кольцевым с отверстиями и расположен в анодной полости межэлектродной камеры. Стержневой катод, выполненный из тугоплавкого материала, расположен в диэлектрическом стержне с наружной резьбой, посредством которой он введен в межэлектродную камеру через резьбовое отверстие в нижней крышке и центрирован в отверстии выходного патрубка, образующего совместно с корпусом прикатодную полость. Устройство для создания переменного магнитного поля цилиндрической формы с обмотками надето на нижнюю крышку и своим магнитным полем охватывает катод и прикатодную полость. Электроды для съема генерируемого электрического тока расположены в цилиндрической части анодной полости. Патрубок для вывода парогазовой смеси расположен в корпусе концентрично катоду. Патрубки для вывода кислорода установлены в верхней части анодной полости.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели: источник постоянного тока, корпус из диэлектрического материала.
Причиной препятствующей достижению технического результата, является невозможность получения чистого водорода без водяного пара, а также невозможность контроля безопасности устройства в режиме работы.
Известна электролитическая ячейка низкоамперного электролизера для получения водорода и кислорода из воды, позволяющая получать кислородо-водородную смесь [Описание изобретения к патенту РФ 2227817 от 16.06.2003, МПК7 С25В 1/04, С25В 9/06, опубликовано 2004.04.27], содержащая электроды (катод и анод), выполненные в форме усеченных конусов с открытыми вершинами и расположенные один в другом с зазором, заполненным раствором. Газы выходят через патрубок. Катод и анод подключены к источнику постоянного тока. Отмечено, что еще до включения ячейки в электрическую сеть на аноде появляется положительный, а на катоде - отрицательный потенциалы, и происходит выделение газов. При подаче напряжения на электроды газовыделение повышается. Процесс выделения газов продолжается и после отключения ячейки от сети. За счет этого затраты энергии на процесс разложения воды на водород и кислород уменьшаются.
Признаки аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели: патрубок, источник постоянного тока.
Причиной, препятствующей достижению технического результата, является малая производительность водорода, а так же отсутствие постоянного контроля за безопасностью устройства в режиме работы.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству, является устройство для диссоциации воды на водород и кислород [Описание изобретения к патенту РФ 2409704 от 08.06.2009, МПК С25В 1/04, опубликовано 20.01.2011]. Устройство состоит из погруженных в водный электролит и параллельно установленных электродов, расположенных на расстоянии друг от друга и гидравлически сообщающихся с образованием электролитических секций, причем каждые четные и нечетные электроды объединены в электрическую цепь с источником постоянного тока, а внешние электроды подсоединены к генератору электромагнитных колебаний, позволяющему получать электромагнитные колебания частотой от 10 КГц до 3,2 МГц.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками полезной модели:
1) Электроды (в заявленной полезной модели - пластины);
2) Источник постоянного тока;
3) Водный электролит;
4) Генератор электромагнитных колебаний;
5) Каждые четные и нечетные электроды объединены в электрическую цепь с источником постоянного тока (в заявленной полезной модели - пластины);
6) Набор из погруженных в водный электролит параллельно установленных электродов (в заявленной полезной модели - пластин);
7) Электроды (пластины), объединены в замкнутую электрическую цепь;
8) Электроды (пластины), расположены на расстоянии друг от друга и гидравлически сообщающихся с образованием электролитических секций, которые объединены в электрическую цепь
Причиной препятствующей достижению технического результата, является, невозможность отслеживания таких параметров электролизера в режиме работы, как температура электролитической жидкости, уровень электролитической жидкости и давление полученного газа.
Задача предполагаемой полезной модели заключается в снижении энергоемкости процесса разложения воды на водород, а так же в обеспечении безопасной эксплуатации устройства за счет использования датчиков, измеряющих температуру электролитической жидкости, уровня электролитической жидкости и давления полученного газа.
Технический результат достигается тем, что в устройство введена микроконтроллерная система управления, установлены датчик температуры электролитической жидкости, датчик уровня электролитической жидкости и датчик давления полученного газа, а так же дополнительно установлены электролизер, водяной затвор с водой, влагоулавливающий фильтр, а датчик температуры электролитической жидкости, датчик уровня электролитической жидкости, датчик давления выходящего газа, заключены в замкнутый контур с микроконтроллерной системой управления посредством проводников, водяной затвор соединен первым патрубком с электролизером, а вторым с влагоулавливающим фильтром.
Для достижения заявленного технического результата в микроконтроллерном устройстве для получения водорода, включающем источник постоянного тока, генератор электромагнитных колебаний, а так же набор из погруженных в водный электролит параллельно установленных пластин, причем каждые четные и нечетные пластины объединены в электрическую цепь с источником постоянного тока, и расположены на расстоянии друг от друга, а так же гидравлически сообщающихся с образованием электролитических секций, которые так же объединены в электрическую цепь с источником постоянного тока, отличающееся тем, что в него введена микроконтроллерная система управления, установлены датчик температуры электролитической жидкости, датчик уровня электролитической жидкости и датчик давления полученного газа, а так же дополнительно установлены электролизер, водяной затвор с водой, влагоулавливающий фильтр, а датчик температуры электролитической жидкости, датчик уровня электролитической жидкости, датчик давления выходящего газа, заключены в замкнутый контур с микроконтроллерной системой управления посредством проводников, водяной затвор соединен первым патрубком с электролизером, а вторым с влагоулавливающим фильтром.
На фигуре приведена схема микроконтроллерного устройства для получения водорода, на которой обозначены: 1 - источник постоянного тока; 2 - микроконтроллерная система управления; 3 - датчик уровня электролитической жидкости; 4 - датчик температуры электролитической жидкости; 5 - датчик давления выходящего газа; 6 - пластины; 7 - электролитическая жидкость; 8 - генератор электромагнитных колебаний; 9 - электролизер; 10 - второй патрубок; 11 - влагоулавливающий фильтр; 12 - водяной затвор; 13 - вода; 14 - проводник; 15 - первый патрубок;
Источник постоянного тока 1, соединен с микроконтроллерной системой управления 2, которая находится в замкнутом контуре с датчиком уровня электролитической жидкости 3, датчиком температуры электролитической жидкости 4, датчиком давления выходящего газа 5, и которая проводником 14, соединена с пластинами 6, которые соединены с генератором электромагнитных колебаний 8, и находятся в электролитической жидкости 7, находящиеся в электролизере 9, который соединен первым патрубком 15, с водяным затвором 12, в котором находится вода 13, и соединенным вторым патрубком 10, с влагоулавливающим фильтром 11.
Работает устройство следующим образом. Питание подается от источника постоянного тока 1 на микроконтроллерную систему управления 2, которая находится в замкнутом контуре с датчиком уровня электролитической жидкости 3, датчиком температуры электролитической жидкости 4, датчиком давления выходящего газа 5, после чего, через проводник 14, микроконтроллерная система управления начинает подавать напряжения на пластины 6, находящиеся в электролизере 9, в котором находится электролитическая жидкость 7, так же одновременно питание на пластины поступают от генератора электромагнитных колебаний 8, полученный водород по первому патрубку 15 поступает в водяной затвор 12, в котором находится вода 13 и по второму патрубку 10 полученный газ поступает в влагоулавливающий фильтр 11.
В данном случае корпус электролизера выполнен из электроизоляционного материала в виде стакана, внутри, перпендикулярно ему прочно закреплены пластины, причем каждые четные и нечетные пластины объединены в электрическую цепь с источником постоянного тока, датчики установлены с внутренней стороны и наружной. В других конкретных случаях электролизер может иметь другую конструкцию и форму, а также быть собран из других материалов.
Проведя технико-экономическое обоснование, сравнив стоимость используемых в настоящее время устройств и стоимость разрабатываемого устройства, можем сделать вывод, что затраты на разрабатываемое устройство ниже. При этом повышаются автоматизация получения водорода из электролитической жидкости и технические характеристики устройства:
- Компактность;
- Меньшее потребление электрической энергии;
- Использование микроконтроллерной системы управления;
- Повышение безопасности при эксплуатации системы;
- Надежность.