СПОСОБ И УСТРОЙСТВА ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СРЕДЫ С ЦЕЛЬЮ УПРАВЛЕНИЯ ИХ СВОЙСТВАМИ ПОСРЕДСТВОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ
METHOD AND APPARATUS FOR AFFECTING SEMICONDUCTOR AND ELECTRIC MEDIA IN ORDER TO CONTROL PROPERTIES THEREOF THROUGH ELECTROMAGNETIC PULSES

Изобретение относится к области релаксационной электрохимии [1] может быть использовано в различных областях технологии и техники.
кр
Основным используемым эффектом, осуществляющим изменение свойств веществ, является круговая или эллиптическая поляризация Е (см. рис.2) электрической компоненты электромагнитной волны в полупроводниковой и диэлектрической среде. При этом в среде, начиная с определенных параметров полей, создаваемых излучателем электромагнитной волны (например, простейшим индуктором электромагнитного импульса, см. рис.1,2 область А) возникает кольцевой пробой, создаваемый круговой или эллиптически поляризованной электрической компонентой электромагнитной волны. Известно, что круговую волну электрического поля создают и магнитные устройства, согласно закону Фарадея. Известно также, что круговую или эллиптическую поляризацию можно создавать и трехфазным электрическим полем. Но при высокочастотных воздействиях проще и удобнее использовать электрические компоненты поля, созданные простейшим колебательным контуром, в котором, как известно, сдвиг фаз между волнами потенциала и тока равен нулю (см. рис.2, выносной элемент I), это означает, что векторная сумма  компонентов электрического поля создает вращающееся электрическое поле, что и является первым фактором, который необходим для изменения свойств вещества.
кр
кл
кл
зв
кл зв
эм
к
Вторым фактором является совпадение собственных электрострикционных свойств вещества, на которое падает электромагнитная волна Е так, чтобы образовалась стоячая звуковая волна с размером длины волны равным размеру первичного кластера вещества. Это явление называется первичным электрострикционным кластерным резонансом, чем и является первая граничная частота природного волновода структуры сплошной среды. Схема, поясняющая принцип воздействия обоих факторов, показана на рис.2. Формулы (2) показывают основные модельные соотношения, приводящие к кольцевому пробою. В формулах (1) λ - характеристическая длина звуковой волны, r - характеристический радиус кластера, с - скорость звука среды, ω - частота звуковых колебаний при длине волны равной характеристической, ω - частота колебаний электромагнитного поля и связанная с ним собственная частота колебательного контура ω.
<mrow><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>к</mi><mi>л</mi><mi>з</mi><mi>в</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>с</mi><mrow><mi>з</mi><mi>в</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>r</mi><mrow><mi>к</mi><mi>л</mi></mrow></msub></mrow></mfrac><mo>;</mo><mtext>  </mtext><msub><mi>ω</mi><mrow><mtext>клзв</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>э</mi><mi>м</mi></mrow></msub><mo>;</mo><mtext>  </mtext><msub><mi>ω</mi><mtext>к</mtext></msub><mo>=</mo><msub><mi>ω</mi><mrow><mi>э</mi><mi>м</mi></mrow></msub><mo>;</mo><mtext>  </mtext><msub><mi>ω</mi><mtext>к</mtext></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow><mrow><msqrt><mrow><mi>L</mi><mi>C</mi></mrow></msqrt></mrow></mfrac><mtext>           (2)</mtext></mrow>
Существуют и другие природные резонансы, связанные со структурой вещества. Известен целый ряд способов и устройств, косвенно реализующий данный эффект RU (11) 94033624 (13) А1, RU (11) 2002117534 (13) A, RU (11) 2228316 (13) C2, RU (11) 2136600 (13) C1, 2004500, кл. С02. Однако, эти способы напрямую не используют эффект кластерного резонанса, но только его косвенные проявления: боковые частоты, переходные токовые процессы, широкополосное по частоте воздействие, в котором содержится, в том числе и резонансная, с достаточной амплитудой воздействия и прочее. Также известно, что при данном воздействии изменяются многие параметры, характеризующие свойства конденсированного вещества, например: коэффициент преломления электромагнитной волны мнимая и действительная компоненты, диэлектрическая проницаемость среды, вязкость, микровязкость, углы смачивания вещества, поверхностное натяжение, текучесть, прочность вещества, проводимость среды, структура кристаллов или аморфная структура вещества, рН, микрорН, Eh. Термодинамические параметры теплоемкости, теплопроводности, теплоотдачи, температуропроводности, число Рейнольдса Re, Bi, Fo и другие критериальные термодинамические параметры.
Основным параметром, который при воздействии электромагнитной волны подвергается заметному изменению, является коэффициент преломления электромагнитной волны n и связанный с ним параметр диэлектрической проницаемости среды ε (в диэлектриках и полупроводниках) по известной формуле [2].
<mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><msqrt><mrow><msub><mi>ε</mi><mi>λ</mi></msub><msub><mi>μ</mi><mi>λ</mi></msub></mrow></msqrt><mtext>                             (3)</mtext></mrow>
1
пр
п
кл зв
λ
0
0
0
где µ - магнитная проницаемость среды, λ - индекс, обозначающий, что воздействие производится при данной длине волны. Для определения степени изменения свойств вещества, предложен датчик - измеритель резонансной емкости среды (далее датчик - измеритель) схема которого показана на рис.3, состоящий из последовательно соединенных емкостных ячеек 1. Между ячейками помещена шина индуктора пробного воздействия 2 (токовый зонд). В емкостные ячейки помещается среда или вещество 3, подвергаемое воздействию и подключается к измерительному устройству (измерительному процессору) Z. К индукционному токовому зонду подключен генератор G, который, через регулируемое ограничивающее сопротивление R, подает ток воздействия ЭМИ, контролируемый амперметром А. Эффект воздействия проявляется при дополнительном условии возникновения круговой поляризации: в момент пробного воздействия поля индуктора 3 на вещество, на обкладках измерительного конденсатора должен быть переменный потенциал, создающий нормальное к индуктору электрическое поле Е. Тогда, если токовая (или, в геометрической интерпретации, поперечная, см. рис.3) составляющая электрического переменного поля Е зонда приближается к резонансной частоте ω, наличие поперечной компоненты электрического поля создает условия для круговой или эллиптической поляризации (векторное уравнение , см. рис.3, выносной элемент II) и, как результат, проявляется круговой кластерный резонанс, отличающийся другим способом создания круговой поляризации в сравнении с действием силового индуктора (см. рис.2). Типичная частотная характеристика этого явления при изотропной структуре вещества, т.е. зависимость диэлектрической проницаемости среды от параметров ε=f(ω,T,σ), где ω - круговая частота, Т - температура, σ - проводимость среды (на примере воды) показана на рис.4. Определение экстремальных ω и ε при данной Т и является функцией датчика. Третьим фактором, учет которого совершенно необходим, является учет времени релаксации т вещества после произведенного воздействия. Типичная переходная характеристика во времени диэлектрической проницаемости ε, а, значит, и собственных свойств вещества во времени, показана на рис.5. Как видно из рис.5, непосредственное изменение диэлектрической проницаемости ε наблюдается также и непосредственно в момент воздействия поля. Из исследования приведенной кривой становится понятно, что воздействовать на конкретное вещество можно как непосредственно в момент прохождения ЭМИ через вещество, так и в момент синергетического сложения диэлектрических свойств релаксирующего вещества с молекулярной системой, образующей кластер (явление эхо-резонанса). Эхо-резонанс в некоторых случаях (показанных ниже) более удобен при технической реализации.
Таким образом, создана инструментальная система воздействия на вещество электромагнитным импульсом ЭМИ с прямым измерением, наблюдением, контролем изменяемых параметров вещества, посредством которых достигается требуемый результат.
Блок-схема системы воздействия ЭМИ и схемы управления воздействием показана на рис.6. На рисунке область воздействия А содержит вещество или среду воздействия (если веществ несколько), а также индуктор по рис.1 и датчик пробного воздействия по рис.3. Управление индуктором осуществляется блоком воздействия электромагнитными импульсами БВЭМИ. Блок воздействия электромагнитными импульсами состоит из генератора импульсов 4, управляемого блоками формирования амплитуды 5, частоты 6 и скважности 7 импульсов. Генератор излучает энергию импульсов посредством индуктора (рис.1) непосредственно в область А где находится вещество на которое осуществляют воздействие.
Датчик - измеритель воздействия на вещество входит, в свою очередь в блок автоматического управления БАУ, состоящего из генератора измерительного сигнала, состоящего из цифро-аналогового преобразователя 11 и усилителя измерительного сигнала 12, измерительный сигнал подается на токовый зонд 2. Степень изменения свойств вещества определяет измеритель емкости 10 с помощью емкостных электродов 1 датчика-измерителя. Затем аналогово-цифровое устройство 9 преобразует сигнал для считывания процессором 8. Процессор определяет степень воздействия и изменения свойств вещества или среды и управляет работой БВЭМИ, корректируя работу схемы воздействия, формируя сигналы для управления амплитудой 13, частотой 14 и скважностью 15 импульсов генератора 4 так, чтобы получать наилучший требуемый результат при изменяющихся физических и химических условиях.
пр
БВЭМИ и БАУ взаимодействуют следующим образом. Генератор кругового поля датчика-измерителя, помещенный в контролируемую среду, создает пробное круговое поле , создающее резонансное изменение диэлектрической проницаемости пробным полем ε, воздействие индуктора БВЭМИ создает рабочее поле , создающее рабочее (требуемое технологией) изменение ε их отношение, определяемое процессором 8, является мерой воздействия и регулирующим параметром при оценке воздействия.
Описанный способ реализуется в самых разных устройствах, использующих результаты воздействия. Приведем описания применения способа на следующих примерах устройств.
1. Накопитель электрической энергии (конденсатор). Аналог RU 2086045 (13) С1.
0
0
c
1.1. Как показано на рис.4, существует область значения частоты ω, при данных Т и σ, которые приводят к росту диэлектрической проницаемости изолирующего слоя конденсатора, что, при известной конструкции конденсатора дает рост емкости С конденсатора. Непосредственные измерения емкости, показывают рост коэффициента емкости k в
<mrow><msub><mi>k</mi><mi>C</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>C</mi><mrow><msub><mi>C</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>=</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>4</mn></msup><mo>…</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>6</mn></msup></mrow>
c
4
6
раз, что при применении высоковольтной керамики приводит к качественному изменению принципа конденсации энергии и величины накопления энергии на единицу массы конденсатора. Так, сравнительный расчет показывает, что запасенная энергия пропорциональна k. Другими словами: конденсатор, который в обычных условиях запасал 1 Дж энергии, при приведении вещества его диэлектрического слоя в состояние первого резонанса, будет запасать 10…10 Дж при очень незначительном росте проводимости среды σ.
1
2
ст
1
авар
авар
0
2
Принципиальная схема устройства показана на рис.7. Устройство состоит из двух последовательных конденсаторов С, C, со встроенным БВЭМИ и БАУ. Изолирующий слой конденсаторов может состоять из однородной полупроводниковой или диэлектрической керамики или диэлектрика известного состава 18, управление диэлектрической проницаемостью которой осуществляется индуктором 17, помещенным в такой точке напряженности электрического поля между обкладками, в которой она минимальна. Датчики - измерители 16 БАУ встроены в тело одной из обкладок керамики, либо в обе обкладки независимо. Устройство работает следующим образом. В процессе заряжения накопителя возбудитель работает так, чтобы обеспечить постоянный ток заряжения, с плавным нарастанием показателя диэлектрической проницаемости е, позволяющим не перегружать питающую электрическую сеть, т.е. не требует балластного устройства. В процессе разряда накопителя устройство работает как стабилизатор напряжения на обкладках, а при превышении допустимого тока разряда, как управляемое предохранительное устройство. В случае короткого замыкания сети возбудитель БВЭМИ и БАУ работают как размыкающее устройство, выполняя задачу отключения от сети и сохранения заряда накопителя (режим складирования). Также предусмотрен способ и устройство защитного режима работы накопителя при полном или частичном выходе из строя устройства управления, которое срабатывает принудительно и складирует энергию, предотвращая аварию конденсатора (накопителя). В аварийном режиме складирования аварийное срабатывание происходит после полного прекращения управления накопителем. В таком случае, согласно временной зависимости, приведенной на рис.5, происходит падение диэлектрической проницаемости ε, потенциал на обкладках будет расти. При достижении потенциала размыкания, срабатывает статический размыкатель Р переключающий переключателем S цепь управления индуктора 17 в цепь аварийного контура возбуждения, содержащий встроенные в конструкцию и известные конденсатор С и индуктивность L, настроенные на среднюю в диапазоне температур частоту максимального возбуждения ω после этого растущее напряжение вынуждает сработать варистор R, и контур, генерируя импульс возбуждения, повышает диэлектрическую проницаемость обкладок и понижает напряжение на обкладках, предотвращая их пробой.
1
2
1.2. Эти же устройства (БВЭМИ, БАУ), при изменении параметров устройства воздействия БВЭМИ, будут служить регулятором напряжения, частоты и фазности силового сигнала. Что достигается регулированием напряжения на обкладках накопителя повышающим или понижающим напряжение, путем изменения диэлектрической проницаемости е изолирующего слоя. Это дает возможность прямого, бестрансформаторного преобразования электрических и мощностных параметров накопителя при применении частотного преобразователя в любом диапазоне частот и фаз (рис.8). Для реализации устройства предусмотрены два накопителя, накопитель высокой (низкой) стороны H накапливает энергию высоковольтной (низковольтной) цепи постоянного тока. Расходование энергии низковольтной (высоковольтной) цепи осуществляется вторым низковольтным (высоковольтным) накопителем Н как в виде цепи постоянного тока, так и в виде переменного сигнала, получаемой после частотного преобразователя ПЧ известной конструкции, любой фазности и частоты. Параметры накопителей согласуются по времени так, чтобы накопление и среднее расходование энергии совпадали.
2. Способ и устройство управления сорбцией (десорбцией) веществ.
2.1. Способ воздействия на поверхности гранул сорбента в виде зернистого фильтрующего материала встроенным изолированным индуктором БВЭМИ (показан на рис.10, способ 1), создающим падающую на гранулы электромагнитную волну и датчиком контроля с процессором управления БАУ, которые позволяют регулировать диэлектрическую проницаемость ε двойного электрического слоя на поверхности гранул или зерен. Зерна фильтрующего материала образуют искусственные кластеры с кольцевым пробоем и для распространения воздействия вглубь зерен загрузки не требуют токового зонда, выполняя его функцию посредством токовой волны, возбуждаемой индуктором. Воздействие, увеличивая поверхностную энергию двойных слоев сорбентов, приводит к увеличению сорбции на единицу поверхности гранул. На рис.10 показан другой способ (способ 2, рис.10) изменения сорбционной способности фильтрующей загрузки, который отличается от показанного использованием времени релаксации (см. рис.5), т.е. воздействие ЭМИ в толще фильтрующего элемента проявляется в режиме эхо-сигнала. Как понятно из рис.10, для реализации способа возбуждению БВЭМИ подлежит фильтруемая жидкость.
Обратная операция - десорбция загрязнений и веществ - произойдет, если параметры диэлектрической проницаемости ε после заполнения сорбционных поверхностей уменьшить. Для реализации эффекта БАУ вырабатывает команды БВЭМИ, приводящие параметры воздействия к минимальной диэлектрической проницаемое ти слоев. Степень десорбции можно точно регулировать параметрами ЭМИ.
2.2. Способ воздействия на растворы коагулирующих солей, подаваемой насосом поз.21 (см. рис.11), используемых для проведения какой-либо реакции (например, при реагентном осветлении воды) индуктором БВЭМИ, функция которого - изменять диэлектрическую проницаемость растворителя ε. Растворитель изменяет степень диссоциации солей, а это означает, что реакционная способность реагента увеличивается. Для практики допустимо использовать как способ прямого воздействия ЭМИ, так и способ с использованием эхо-сигнала. Но способ с использованием эхо-сигнала удобнее. Датчики-измерители БАУ устанавливаются в месте непосредственного введения раствора реагента в зону реакции поз.25.
Устройство, осуществляющее данный способ состоит из балластной емкости поз.23, регулируемой шаговым двигателем поз.24, посредством винтовой пары поз.26. Двигатель, путем перемещения поршня поз.27 позволяет регулировать объем емкости, а значит время введения раствора в зону реакции. Регулируя объем балластной емкости, можно регулировать диэлектрическую проницаемость е двойного электрического слоя на поверхности коллоидной мицеллы и первичного кластера вещества с использованием эхо-сигнала. Указанное воздействие, при введении растворов солей в реакционную зону в моменты времени соответствующего наибольшей или наименьшей диэлектрической проницаемости ε (см. рис.5) позволяет управлять ходом реакций коллоидного взаимодействия. Воздействие либо идет по механизму коагуляции золя, а в случае если диэлектрическая проницаемость ε→1 - по механизму пептизации золя. Это позволяет управлять процессом коллоидной реакции, получая необходимый для каждого конкретного случая результат.
3. Способ управления электрической генерацией и диэлектрический генератор электрической энергии и двигатель. Прототип генератора заявка на изобретение 93035531 (13) А.
3.1. Способ управления генерацией реализован посредством создания чередующихся зон с различной диэлектрической проницаемостью - с зонами высокой и низкой диэлектрической проницаемости. Для создания таких зон индукторы воздействия БВЭМИ и датчика контроля с процессором управления БАУ сегментарно встраиваются в корпус диска по бесщеточной схеме электропитания. Попеременно входя в щель электродной системы статора и выходя из нее, внешней работой на обкладках наружных электродов поз.19 создается разность потенциалов.
Устройство ротора генератора (см. рис.9), представляет собой насаженный на вал привода диск из диэлектрика или полупроводника в который встроены блоки воздействия и управления БВЭМИ и БАУ.
Основной недостаток прототипа - малый перепад диэлектрической проницаемости материала. При изменении параметра диэлектрической проницаемости е материала диска, размеры и масса генератора, при равной мощности, существенно уменьшатся, т.к. энергопреобразующая способность на единицу массы ротора изменится, как отношение диэлектрических проницаемостей в чередующихся зонах.
Обращенный генератор (двигатель). При изменении ε - диэлектрической проницаемости на диске (см. рис.9) и подаче потенциала на обкладки поз.19 устройство по п.3.1 превращается в двигатель. Основной недостаток аналогов - большая масса и размеры, при применении данного способа изменения ε, уменьшаются, т.к. энергопреобразующая способность на единицу массы ротора двигателя также изменится, как отношение диэлектрических проницаемостей в чередующихся зонах.
4. Электролизер. Аналог (RU, 2 330 353 С1).
0
В патенте описано электрохимическое устройство с импульсным устройством воздействия на поверхности электродов (анода и/или катода). Предлагаемый способ отличается тем, что импульсы воздействия согласованы с природой растворителя или расплава солей, который, как показано выше, зависит от резонансной частоты ω, кроме того, импульсы воздействия подаются вдоль поверхности электрода. Создавая кластерный резонанс посредством воздействия импульсов от БВЭМИ в среде, в которой идет электрохимическая реакция, создаются физические условия, приводящие к увеличению диэлектрической проницаемости ε среды приэлектродного слоя, что приводит к падению потенциала поверхностного разряда. Кроме увеличения диэлектрической проницаемости среды, как показано в п.2.2, также увеличивается степень диссоциации растворов. В совокупном проявлении, эти эффекты, созданные импульсами от БВЭМИ в растворе приводят к возможности регулировать падение перенапряжений в приэлектродном слое анода и/или катода электролизера, что приводит к существенному снижению энергетических затрат данного электрохимического процесса.
Устройство, реализующее приведенный способ показано на рис.12 на примере электролизера, синтезирующего гипохлорит натрия (5)
<mrow><mi>N</mi><mi>a</mi><mi>C</mi><mi>l</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>=</mo><mi>N</mi><mi>a</mi><mi>O</mi><mi>C</mi><mi>l</mi><mo>+</mo><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>↑</mo><mtext>               (5)</mtext></mrow>
и другие хлораты из водного раствора поваренной соли при любой концентрации раствора, включая насыщенный. При этом индуктором БВЭМИ является один из электродов в данном случае - нерастворимый титановый анод поз.28 без защитного покрытия. Устройством управления является датчик-измеритель емкости поверхностного разряда, соединенный с гальванически развязанным от источника питания электролизера измерительным процессором БАУ. Управляя БВЭМИ, на поверхности электрода электролизера, создаются условия минимума перенапряжения между анодом и катодом. Причина применения титанового анода без покрытия заключается в том, что при падении перенапряжения, стойкость материала анода - титана, возрастает настолько, что отпадает необходимость в специальном и довольно дорогом покрытии анода (применение металлов платиновой группы) для защиты от перенапряжений. Устройство электродов электролизера выполнено по квадрупольной схеме раскладки, что позволяет получать равномерное эквипотенциальное поле в условиях распределенной системы электродов (см. рис.12).
5. Топливный элемент. Прототип RU, 2330353 С1.
В патенте описан топливный элемент с проницаемой мембраной между электродами, с устройством импульсного воздействия на поверхности электрода или электродов (анода и/или катода) топливного элемента в том числе с анодной и/или катодной импульсной поляризацией, с устройством контроля процесса и накопителем энергии для питания устройства активации процесса, причем электролит являлся индифферентным к процессу окисления топлива, т.е. не расходовался в процессе работы топливного элемента.
1,2
В нашем случае предложен способ получения электроэнергии, реализованного с помощью устройства энергопроизводящей системы (см. рис.13), состоящей из двух топливных элементов поз.29, 30 с двумя накопителями энергии Н, работающих попеременно в режиме накопителя энергии и преобразователя энергии по п.1.2. Топливный элемент поз.29 выполнен без проницаемой мембраны, с расходуемым электродом, преимущественно углеродным. Химизм реакции показан на примере применения раствора электролита, состоящего из хлорида натрия в любой концентрации в подкисленной (рН<4) воде. Процесс показан формулами (6, 7, 8).
<mrow><mn>2</mn><mi>N</mi><mi>a</mi><mi>C</mi><mi>l</mi><mo>+</mo><mi>C</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mi>O</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mi>C</mi><msub><mi>O</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>N</mi><mi>a</mi><mi>C</mi><mi>l</mi><mtext>             (6)</mtext></mrow>
<mrow><mi>C</mi><mo>+</mo><mn>2</mn><mi>O</mi><mi>C</mi><msup><mi>l</mi><mo>−</mo></msup><mo>=</mo><mi>C</mi><msub><mi>O</mi><mn>2</mn></msub><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>e</mi><mo>+</mo><mi>C</mi><msub><mi>l</mi><mn>2</mn></msub><msup><mrow /><mo>−</mo></msup><mtext>                  </mtext><mtext> </mtext><mtext>   (7)</mtext></mrow>
<mrow><mn>4</mn><msup><mi>H</mi><mo>+</mo></msup><mo>+</mo><mn>4</mn><mi>e</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><msub><mi>H</mi><mn>2</mn></msub><mtext>                                 </mtext><mtext> </mtext><mtext>(8)</mtext></mrow>
Способ реализуется посредством помещения раздробленного углерода в сетчатую проводящую ванну поз.32, которая погружена в электролит. В ванне выполнен изолированный индуктор БВЭМИ по п.3.1 (рис.10, способ 1), создающий падающую на дробленый материал электромагнитную волну, параметрами которой управляет БАУ, датчик-измеритель емкости которого определяет поверхностный потенциал разряда при окислении углерода. Задача управления БАУ - минимизация энергии разряда окисления. В этом случае кпд процесса максимален.
Катодный процесс происходит на угольном электроде, анодный - на водородном. Причем в зоне катода из-за электромагнитного воздействия происходят преимущественно реакции хлориона, как окислителя кислорода, а в зоне анода - хлорион не окисляет кислород. Поэтому, суммарно, в ячейке топливного элемента происходит процесс окисления углерода кислородом воды и восстановления водорода (см. реакцию (6)). Общая энтальпия процесса энергоположительна, т.к. электроны, стекающие с угольного катода, совершают положительную работу. Причем, процесс окисления углерода идет только при включенном БВЭМИ. Конструктивно реакции пространственно разделены, и выделяющиеся газы выходят раздельно: водород в другой, воздушно-водородный, топливный элемент поз.30 известной конструкции, а углекислый газ уходит в атмосферу. Образовавшаяся в процессе окисления водорода вода конденсируется в конденсаторе поз.31 и стекает обратно в углеродный топливный элемент поз.29. Анион ОСТ, который образуется в процессе воздействия синтезируется в соответствии с механизмом реакции по п.4.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Методы измерения в электрохимии. Залкинд И., Эгер Э., М., 1977 г., т.2
2. Электродинамика сплошных сред. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., М., 1957 г.
Краткое описание чертежей.
Рис.1. Показана форма индуктора возбуждения и область расположения вещества А, на которое осуществляют воздействие ЭМИ.
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>E</mi><mo>→</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow>
Рис.2. Показан механизм возникновения кругового электрострикционного кластерного резонанса и круговое электрическое поле
с компонентами полей, созданных полем колебательного контура в области А.
<mrow><msubsup><mover accent="true"><mi>E</mi><mo>→</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msubsup></mrow>
Рис.3. Показана схема датчика-измерителя, в котором создается пробное круговое электрическое поле
с компонентами его образующими, относительно которого измеряется степень воздействия на вещество полем рабочего ЭМИ.
пр
Рис.4. Показана диаграмма поведения диэлектрической проницаемости ε в зависимости от частоты ω генератора возбуждения G на примере измерений в дистиллированной воде измерительной схемой, представленной на рис.3.
Рис.5. Показана диаграмма поведения диэлектрической проницаемости ε вещества во времени после воздействия рабочим импульсом от БВЭМИ и наличие эхо-сигнала на примере измерений в дистиллированной воде датчиком-измерителем по рис.3 (масштаб измерений - минуты).
Рис.6. Приведена блок-схема инструментальной пары блока воздействия электромагнитными импульсами БВЭМИ и блока автоматического управления БАУ посредством обработки данных от датчика-измерителя.
Рис.7. Показана принципиальная схема накопителя электрической энергии, размещение элементов инструментальной пары и место оптимального расположения индуктора и датчиков-измерителей. Показана одна из возможных схем аварийного складирования энергии при аварийном выходе из строя блоков БВЭМИ и БАУ.
Рис.8. Принципиальная схема преобразователя напряжения, частоты и фазности на примере двух накопителей энергии и преобразователя частоты, вырабатывающего 3-х фазное напряжение.
Рис.9. Принципиальная схема способа генерации электрической энергии и обратного преобразования электрической энергии в механическую (двигатель), посредством чередующихся зон с различной диэлектрической проницаемостью, создаваемых блоками БВЭМИ и БАУ, а также устройством ротора генератора (двигателя).
Рис.10. Показана принципиальная схема способа воздействия и управления поверхностной сорбцией на фильтрующем материале в фильтре. Способ 1 - непосредственное создание падающей электромагнитной волны на зерна сорбента. Способ 2 - использование эхо-сигнала после воздействия на растворитель импульсами от индуктора БВЭМИ с управлением БАУ процессами сорбции и десорбции.
Рис.11. Показана принципиальная схема способа управления реакционной способностью растворов солей, преимущественно способом использования эхо-сигнала. Способ реализован устройством, включающим дозирующий насос, устройство БВЭМИ и балластную емкость с регулируемым, посредством шагового двигателя объемом, параметрами которых управляет БАУ.
Рис.12. Принципиальная схема способа управления электролизом на примере синтеза гипохлорита натрия из поваренной соли и устройства электролиза с анодом и/или катодом, включенным цепь воздействия БВЭМИ, управляемым БАУ с целью получения минимума перенапряжений.
Рис.13. Принципиальная схема топливного углерод-водородного элемента, основана на способе окисления углеродного твердого материала в водном растворе поваренной соли падающей электромагнитной волной от индуктора БВЭМИ, управляемым БАУ. Устройство состоит из углеродного топливного элемента и водородно-воздушного топливного элемента, соединенных с накопителем энергии, причем, пар воды, образованный в водородно-воздушном элементе конденсируется и возвращается в ванну углеродного топливного элемента.