СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОРОДА И КИСЛОРОДА ИЗ ВОДЫ НА БАЗЕ ЭНЕРГОИСТОЧНИКА, НЕ ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО УГЛЕВОДОРОДЫ, С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ ТЕПЛОВЫМ НАСОСОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR PRODUCTION OF HYDROGEN AND OXYGEN FROM WATER BASED ON POWER SOURCE, WHICH DOES NOT USE HYDROCARBONS, WITH ADDITIONAL HEAT PUMP AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к способам и средствам получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является способ получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, по патенту РФ №2095407, кл. С12М 1/107 от 15.02.1995 г.
Недостатком известного способа является сравнительно невысокая эффективность получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, из-за отсутствия дополнительного теплового насоса.
Технический результат - повышение эффективности получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, за счет применения дополнительного теплового насоса.
Это достигается тем, что в способе для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, заключающемся в том, что подают энергию от энергоисточника, не использующего углеводороды, в электролизер, из энергоисточника, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, а воду в электролизер для осуществления процесса электролиза воды подают насосом из водоема, при этом полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода, а кислород - в накопитель кислорода, а тепловым насосом забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла для использования потребителем в качестве отопления или горячего водоснабжения или направляют для хранения в аккумуляторе тепла.
На чертеже представлена схема устройства для реализации предложенного способа.
Устройство для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, например ветроустановки, с дополнительным тепловым насосом предназначено для производства водорода и кислорода из воды с помощью электролиза. Устройство действует на базе энергоисточника, не использующего нефть, природный газ, уголь и другое невозобновляемое топливо. Такими энергоисточниками могут быть атомная и особенно в будущем термоядерная энергетика, альтернативные природные энергоисточники: гидроэнергетика в разнообразных формах, ветроэнергетика, солнечная энергетика, геотермальная энергетика, энергетика возобновляемых биоресурсов Земли.
Устройство для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, содержит энергоисточник 1 без сжигания углеводородного ископаемого топлива, например ветроустановку, которая преобразует энергию ветра в электрическую энергию и подает ее в электролизер 2. Вода в электролизер 2 для осуществления процесса электролиза воды подается насосом 4 из водоема 3. Полученный в результате электролиза воды водород поступает в накопитель 5, а кислород - в накопитель 6. Тепловой насос 7 забирает тепло, выделяющееся в воде, и посылает его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в аккумуляторе тепла 8. Электролизер 2 связан с тепловым насосом 7, отбирающим тепло воды, как заключенное в водоеме 3, так и выделяющееся при электролизе, причем полученное тепло направляется на потребление и хранение.
Известно, что недостатком процесса электролиза воды является низкий коэффициент полезного действия. Значительная часть электрической энергии при разделении молекулы воды выделяется в виде тепла. Но эту тепловую энергию нельзя считать потерянной. В условиях климата России тепловая энергия необходима для жизнедеятельности человека, Аккумулирование тепловой энергии, выделяющейся в процессе электролиза, позволяет произвести полную утилизацию электроэнергии, подводимой к электролизеру. Такая утилизация производится с помощью теплового насоса на основе обратного термодинамического цикла. Тепловой насос кроме тепловой энергии, выделяемой электролизером за счет КПД, меньшего единицы, забирает тепло из водоема, вода из которого подается в электролизер. Оценим суммарную энергию, производимую предлагаемым устройством.
Способ для получения водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, осуществляют следующим образом.
Из энергоисточника 1, например ветроустановки, преобразующей энергию ветра в электрическую энергию, подают энергию в электролизер 2, а воду в электролизер 2 для осуществления процесса электролиза воды подают насосом 4 из водоема 3. Полученный в результате электролиза воды водород направляют в накопитель водорода 5, а кислород - в накопитель кислорода 6. Тепловым насосом 7 забирают тепло, выделяющееся в воде, и посылают его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в аккумуляторе тепла 8.
Пример реализации предложенного способа
Рассмотрим случай, когда
где Рэ - электрическая мощность, затрачиваемая на действие электролизера в ваттах;
Рт - тепловая мощность в ваттах; Рс - суммарная мощность в ваттах; Ртн -электрическая мощность, затраченная на работу теплового насоса; η - коэффициент полезного действия электролизера; Т2 - температура в ванне электролизера; Тв - температура водоема; Т1 - температура теплового хранилища или отапливаемого помещения; q - расход воды; с - теплоемкость воды.
Рассмотрим качественный пример: Рэ=1; η=0,7; Т1=333К; Т2=288К. Из формулы (4) получим
Рс=0,7+2,22=2,92. Ртн=0,156.
Таким образом использование дополнительного теплового насоса при производстве водорода из воды в три раза увеличит съем полезной энергии. Из 1,156 единиц электроэнергии 0,7 пойдет на производство водорода и кислорода и будет получено 2,22 тепловых единицы.
Устройство для реализации способа производства водорода и кислорода из воды на базе энергоисточника, не использующего углеводороды, с дополнительным тепловым насосом работает следующим образом.
Энергоисточник 1 питает электрическим током электролизер 2. Вода из водоема 3 насосом 4 подается в электролизер 2. Происходит электролиз воды. Водород поступает в накопитель 5, а кислород - в накопитель 6. Тепловой насос 7 забирает тепло, выделяющееся в воде, и посылает его в аккумулятор тепла 8 для использования потребителем (отопление, горячее водоснабжение) или для хранения в тепловой аккумулятор.