СПОСОБ ВЫРАБОТКИ КИСЛОРОДА И УСТРОЙСТВО ОКОННОГО ТИПА ДЛЯ ВЫРАБОТКИ КИСЛОРОДА
METHOD FOR PRODUCTION OF OXYGEN AND WINDOW-TYPE DEVICE FOR GENERATING OXYGEN

Область техники, к которой относится изобретение
Группа изобретений относится к автономным окнам с электрообогревом и оконным рамам с нагревательными устройствами, специально предназначенными для выработки кислорода, а именно к автономным подогревающим устройствам оконного типа для выработки кислорода и к способам выработки кислорода в них.
Уровень техники
Известен способ выработки кислорода (RU 2167696 C2, опубл. 27.05.2001), включающий нагрев сжатого, содержащего кислород газового потока в первой камере сгорания, ввод нагретого, сжатого, содержащего кислород газового потока в контакт с мембраной из твердого электролита для получения обедненного кислородом сжатого газового потока и получения из него кислорода, направление, по меньшей мере, части полученного кислорода через теплообменник для вырабатывания пара, а также расширение обедненного кислородом сжатого газового потока, получаемого при контакте с мембраной из твердого электролита в газовой турбине для привода компрессора для получения сжатого, содержащего кислород газового потока.
Недостатком указанного аналога является отсутствие возможности автономной работы устройства для осуществления указанного способа и выработки кислорода, его сложность осуществления, а именно использование газотурбинных систем для выработки энергии, при высоких температурах сгорания в системе выработки энергии.
Раскрытие изобретения
Технический результат заключается в автономной выработке кислорода за счет использования процесса искусственного фотосинтеза в заявленном устройстве и способе.
Заявленный результат достигается способом выработки кислорода, включающим следующие этапы: выработка электрической энергии от света, падающего на него, внешним стеклом стеклопакета, подача полученной электрической энергии на внутреннее стекло стеклопакета, выработка тепла внутренним стеклом стеклопакета от поступающей электрической энергии, подогрев камеры окна, в которой закреплен искусственный лист в углекислом газе, до естественного образования конденсата внутри камеры окна, выработка кислорода искусственным листом за счет искусственного фотосинтеза.
Заявленный результат также достигается заявленным устройством оконного типа для выработки кислорода, которое включает раму со стеклопакетом, содержащем внешнее стекло стеклопакета, выполненное с возможностью выработки электрической энергии от света, падающего на него, подключенное к внутреннему стеклу стеклопакета, выполненному с возможностью выработки тепла от поступающей электрической энергии, причем между внешним стеклом стеклопакета и внутренним стеклом стеклопакета закреплен, по меньшей мере, один искусственный лист, выполненный с возможностью выработки кислорода от углекислого газа, конденсата и солнечных лучей.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода выработка тепла внутренним стеклом выполнено по всей его поверхности.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода рама выполнена из дерева, или алюминия, или поливинилхлорида, или стеклопластика, или стали.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода рама содержит дополнительно подсоединенный к внешнему стеклу стеклопакета и внутреннему стеклу стеклопакета контроллер.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода в раму со стеклопакетом встроен дополнительно аккумулятор, подключенный к контроллеру.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода к контроллеру дополнительно подключен датчик температуры.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода внутреннее стекло стеклопакета выполнено из высокопрочного закаленного стекла, поверх которого нанесено токопроводящее покрытие.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода внешнее стекло стеклопакета выполнено в виде по меньшей мере одного прозрачного фотоэлектрического модуля и инвертора для преобразования света в электрический ток, причем прозрачный фотоэлектрический модуль выполнен из стеклянного основания, поверх которого нанесены два слоя пленок, одна пленка из аморфного кремния, а вторая микропрозрачная кремниевая пленка.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода искусственный лист закреплен на подключенном к контроллеру манипуляторе, который установлен между внутренним стеклом и внешним стеклом.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода искусственный лист выполнен в виде фотоэлектрохимической ячейки, выполненной с возможностью фотосинтеза.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода искусственный лист выполнен из фотоанода, фотокатода и мембраны, выполненной с возможностью разъединять полученные молекулы кислорода и водорода.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода мембрана выполнена из пластика.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода мембрана подсоединена к дополнительно установленному хранилищу, выполненному с возможностью получения и хранения водорода.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода искусственный лист выполнен из хлоропластов, помещенных в материал из протеинов шелка.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода, с внутренней стороны рамы есть сквозное отверстие.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода в сквозном отверстии вмонтирован вентилятор, который подключен к контроллеру.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода в раму со стеклопакетом встроена емкость с жидкостью и подключенный к ней автоматический опрыскиватель, который выполнен с возможностью опрыскивания искусственного листа.
Согласно изобретению по устройству оконного типа для выработки кислорода автоматический опрыскиватель подключен к аккумулятору и контроллеру.
Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется схемой предпочтительного варианта осуществления заявленного устройства оконного типа для выработки кислорода.
Осуществление изобретения
На схеме изображено устройство оконного типа для выработки кислорода, включающее раму 1 со стеклопакетом, содержащее внешнее стекло 2 стеклопакета, выполненное с возможностью выработки электрической энергии от света, падающего на него, подключенное к внутреннему стеклу 3 стеклопакета, выполненному с возможностью выработки тепла от поступающей электрической энергии, причем между внешним стеклом 2 стеклопакета и внутренним стеклом 3 стеклопакета закреплен, по меньшей мере, один искусственный лист 4, выполненный с возможностью выработки кислорода от углекислого газа, конденсата и солнечных лучей.
В частном варианте осуществления заявленного изобретения в раму со стеклопакетом может быть встроен дополнительно аккумулятор 5, подключенный к контроллеру 6, который может быть дополнительно подключен к датчику температуры 7. В данном варианте осуществления устройства вся его работа заключается в четырех процессах, связанных между собой, а именно: заряд-разряд аккумулятором; вдох-выдох искусственным листом; нагрев-охлаждение внутренним стеклом стеклопакета (и как вариант дополнительно установленным кондиционером, который также может быть подключен к контроллеру и аккумулятору); свечение-затухание солнцем. Таким образом, все четыре процесса совпадают один с другим, а запускает это взаимодействие солнечный свет, то есть спектр излучения по всей длине волны.
В другом частном варианте осуществления рама содержит дополнительно подсоединенный к внешнему стеклу стеклопакета или к инвертору внешнего стекла стеклопакета и внутреннему стеклу стеклопакета контроллер, к которому подключен аккумулятор и датчик температуры.
Следует отметить, что внутреннее стекло стеклопакета может быть выполнено по технологии компании ТермоГлас (ThermoGlass) из высокопрочного закаленного стекла, поверх которого нанесено токопроводящее покрытие, на которое посредством проводов поступает электричество.
Кроме того, в предпочтительном частном варианте заявленного изобретения внешнее стекло стеклопакета выполнено в виде по меньшей мере одного прозрачного фотоэлектрического модуля, который может быть выполнен по известной технологии Bekar (которая используется в гражданском и промышленном строительстве современных зданий и сооружений для остекления зимних садов, фасадов зданий, в производстве окон, ограждений, парковок, рекламных щитов, навесов и во многих других архитектурных проектах), подсоединенного к инвертору для преобразования света в электрический ток, а сам инвертор, например, может быть подключен к контроллеру устройства оконного типа. Причем прозрачный фотоэлектрический модуль выполнен из стеклянного основания, поверх которого нанесены два слоя пленок, одна пленка из аморфного кремния, которая преобразует в электрическую энергию видимую часть спектра солнца, а вторая микропрозрачная кремниевая пленка преобразует энергию солнца невидимого инфракрасного спектра, таким образом, заявленная конструкция вырабатывает значительно больше электричества в отличии от аналогов и, следовательно, еще более эффективно будет обогревать внутреннее стекло стеклопакета и значительно больше аккумулировать электрической энергии в аккумуляторе, что скажется и на продолжительности обогрева.
В другом варианте осуществления заявленного устройства оконного типа для выработки кислорода искусственный лист 4 может быть закреплен на подключенном к контроллеру 6 манипуляторе 8, который установлен между внутренним стеклом и внешним стеклом. Манипулятор 8 или любой другой механизм для управления пространственным положением искусственного листа 4, позволит поворачивать указанный искусственный лист 4 в сторону солнечных лучей, например, для более эффективного осуществления процесса искусственного фотосинтеза и выделения кислорода (с водородом). При этом контролер 6 или другой блок управления будет осуществлять управление манипулятором 8 в соответствии с заложенной в него соответствующей программой ЭВМ.
Принцип работы устройства оконного типа для выработки кислорода описан в заявленном способе, который состоит из последовательных следующих действий. Выработка электрической энергии от света, падающего на него, внешним стеклом 2 стеклопакета, далее подача полученной электрической энергии на внутреннее стекло 3 стеклопакета, после выработка тепла внутренним стеклом стеклопакета от поступающей электрической энергии, и, как следствие, подогрев камеры окна, в которой закреплен искусственный лист 4 в углекислом газе, до естественного образования конденсата внутри камеры окна, после выработка кислорода искусственным листом 4 за счет искусственного фотосинтеза.
Искусственный лист может представлять собой фотоэлектрохимическую ячейку, принцип работы которой аналогичен фотосинтезу в наружном органе растения. Искусственный лист может состоять из трех основных компонентов: мембраны, фотоанода и фотокатода. В качестве материала для их изготовления может быть использован арсенид галлия или обычный кремний, а для защиты их от коррозии может наноситься 62,5-нанометровый слой диоксида титана (применяется в производстве лакокрасочных материалов, пластмасс, косметики и др.). Для ускорения разложения воды можно дополнительно использовать катализатор. По мере поступления солнечного света на фотоанод он расщепляет воду на газ, электроны и протоны, при этом освещенный фотокатод заставляет протоны и электроны объединяться в молекулы водорода. Образовавшийся газ фильтруется через специальную пластиковую мембрану, разъединяющую полученные молекулы кислорода и водорода, который затем поступает в особое хранилище.
Для катализа распада воды может использоваться платина или никель. Напыление из этого металла толщиной 2 нанометра наносится на фотоанод, при этом на катод также может быть нанесено напыление из никель-молибденового сплава.
В другом варианте осуществления заявленного изобретения искусственный лист выполнен из хлоропластов, которые извлечены из обычных зеленых растений и помещены в белковую среду (шелк), что позволяет хлоропластам не коагулировать, а равномерно распределяться по всей толще жидкости.
В частном варианте осуществления заявленного изобретения с внутренней стороны рамы есть сквозное отверстие, в которое может быть вмонтирован вентилятор, который подключен к контроллеру. Это позволит обогащать кислородом воздух в помещении.
Кроме того, в раму со стеклопакетом, в частном варианте осуществления устройства, может быть встроена емкость с жидкостью и подключенный к ней автоматический опрыскиватель, который выполнен с возможностью опрыскивания искусственного листа. Автоматический опрыскиватель может дополнительно увлажнять искусственный лист в камере окна (например, как резервный при нехватке естественного конденсата), что дополнительно будет способствовать выработке кислорода заявленным устройством. Следует отметить, что емкость с жидкостью может быть выполнена с возможностью пополнения себя дождевой водой, например, если емкость будет выполнена в верхней своей части с наружными внешними открытыми отверстиями, под которые будут выполнены аналогичные отверстия в раме (с внешней ее стороны, а именно со стороны внешнего стекла стеклопакета).