Сайт малая энергетика Розин М.Н. Будяк Д.В.


Главная

Пара слов об авторе

Что такое киловатт-час?

Потребление энергии в частном доме

Правда жизни: без топлива - никак

Возможен ли вечный двигатель?

Как искать патенты

Энергия ветра

Самодельный генератор на постоянных магнитах

Самодельный ветряк с лопастями из шпона

Статья о древесных гранулах и сравнении их с другими видами топлива

Самодельная ветроустановка с вертикальной осью вращения

Самодельный трех лопастный ветряк с автомобильным генератором переделанным на постоянные магниты

Самодельный автоматический котел на древесных гранулах

Самодельный ветряк с лопастями из алюминиевой трубы с самодельным генератором

Самодельный тихоходный ветряк

Схема электрическая тихоходного ветряка

Самодельный ветряк с самодельным генератором

Ветряк в сельском доме - опыт и раздумья

Книги, архивы метеоданных

Наш ветряк с задней ступицей от ВАЗ-2109, доклад, авг 2012, pdf

Наш ветряк - доклад, фотографии и смета (zip)

Возобновляемая энергетика на Родосе

Теория идеального ветряка или в чем ошибка Владимира Сидорова

Знак вопроса

Перевод инструкции к программе Profili

Быть или не быть?

Ветрогирлянды

Что такое число Рейнольдса?

Теория паруса

Теория идеального ветряка

Расчет лопастей ветряка

Старинный ветряк, сохранившийся в курском областном музее.

Вопросы по расчету лопастей

Расчет минимального ветра, необходимого для страгивания ветряка

Концентраторы ветрового потока

Ветровая энергия для дома

Оптимальный угол атаки в ветряке

Винт-турбина

Поляры плоской пластины и желобков, а также GOE417A

Как изготовить деревянные лопасти для ветряка

Программа для трансформации профилей

Идеальный коэффициент использования энергии ветра.

Г. X . САБИНИН ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНОГО ВЕТРЯКА

Программа для расчета потерь напора

Парашютный ветряк

Энергия воды

Энергия равнинных рек - что ждать?

Самодельная мини гидроэлектростанция Кимкетовых

Принцип работы гидротарана и расчетные формулы.

Статья из довоенной технической энциклопедии про гидротаран.

Самодельная микро ГЭС. Часть 1. Напорная установка

Теория и расчет напорной микро ГЭС

Теория и расчет пропеллерной проточной микро ГЭС

Турбина Пельтона. Физика работы и основные формулы.

Энергия Солнца

Несколько слов об энергии Солнца

Возобновляемая энергетика на Родосе

Электрооборудование

Сложности при изучении магнетизма.

Как измерить характеристики неизвестного магнита?

Расчет магнитного поля в железе генератора.

Расчет бандажа для постоянных магнитов

Электрогенераторы ВИНДЭК для ветряков и микро ГЭС

Электрические характеристики велосипедного генератора

Электрические характеристики генератора Г303В

Определение внутреннего сопротивлениия генератора

Устройство автомобильных генераторов

Книги и ссылки

Авторское право

Карта сайта

__________

 


>>Самодельные топливные элементы


перевод статьи http://www.rexresearch.com/jacques/jacques.htm
(за вычетом критики, которая оказалась ложной)


Доктор Уильям Жако: "Угольная батарея"
Harper's New Monthly Magazine (1896) - новый ежемесячный журнал Харпера (1896)
Electrical Review 38 (970): 826 (26 June 1896) - электрическое обозрение, 26 июня 1896
US Patent # 555,511 Патент США №555,511


Harper's New Monthly Magazine (Date unknown; circa 1896) Новый ежемесячный журнал Харпера (дата неизвестна, около 1896)

"Electricity Direct from Coal"

Прямое получение электричества из угля

<... лирика пропущена... >

Ко мне пришло почти как откровение, что если кислород воздуха можно было бы заставить соединяться с углем в таких обстоятельствах, при которых предотвращается производство тепла, и в то же время обезпечивается электропроводящий путь, энергия химической реакции обязательно превратится в электричество. for any given form of electricity will be converted into such other form as the surrounding conditions make most easy. ??? При должных условиях, потенциальная энергия угля предпочтет превратиться в электричество, а не в тепло.

Это "откровение" привело к экспериментам, в которых уголь погружался в жидкость, так, чтобы кислород воздуха не контактировал с углем непосредственно во избежании сгорания. Далее, выбиралась такая жидкость, чтобы когда воздух продувался сквозь нее по направлению к углю, кислород воздуха временно вступал в химическую связь с жидкостью и затем замещался последующими порциями кислорода, тем самым, будучи принуждаем к реакции с углем. <... объясняется электропроводность электролитов и принцип действия топливного элемента. Перевести не могу, но это и так все знают ...> Жидкости, которые позволяют атомам кислорода и электрическому току проходить сквозь себя, можно назвать "электролитическими проводниками".

Таким образом, я считаю, что я открыл новый факт или принцип, ранее неизвестный естественным наукам - принцип, который, как я надеюсь, может быть так же полезен науке, как мое изобретение будет полезным на практике. Говоря научно, мое открытие состоит в том, что если кислород воздуха заставить соединяться с углем через промежуточный электролитический проводник, запасенная энергия угля может быть превращена не в тепло, а сразу в электричество.

Грубо говоря, мое изобретение состоит в производстве электричества при соединении кислородоа воздуха с углем под слоем подходящей жидкости.

Изобретение представляет из себя процесс, а не машины. Процесс может выполняться очень простыми средствами. Ранняя форма аппарата состояла из платинового тигля формой и размером с чашку послеобенного чая (after-dinner coffee cup), частично заполненную обычным поташем, который поддерживался жидким с помощью газовой горелки. В поташе платиновой проволокой удерживался в утопленном состоянии кусок обычного кокса (coke) размером с арахис. Платиновой трубочкой, по типу соломинки, в поташ вдувался поток воздуха. Проволока, которой удерживался кокс, образовывала отрицательный полюс, а другая проволока, присоединенная к тиглю, образовывала положительный полюс генератора. Присоединив эти провода к маленькому электромотору, я обнаружил что при продуве воздуха мотор начинал вращаться. Когда подача воздуха прекращалась, мотор останавливался. Из этого простейшего аппарата получался ток в несколько ампер. Электродвижущая сила была немногим более 1В.

Не может быть сомнения, что электрический ток возникал из-за химической реакции кислорода воздуха и кокса (углерода). Измерения показали, что кислород поглощался из воздуха, углерод расходовался и образовывался углекислый газ. Более того, электродвижущая сила почти точно соответствовала получаемой при сжигании углерода в кислороде с получением двуокиси углерода (1,04В). Когда весь аппарат был расположен так, что все его части находились при одинаковой, максимальной температуре, получался максимальный ток и максимальная ЭДС, что доказывает получение тока не от термоэлектричества. Затем. Позднейшие эксперименты с гораздо большими аппаратами не только подтвердили эти результы, но и показали, что при должных условиях получаемая электрическая энергия приблизительна равна потенциальной энергии израсходованного в сосуде углерода.

Изобретение было сделано. Электричество из угля было получено. Будет ли это работать в большем масштабе? Могут ли быть преодолены многие практические трудности? Платина дороже золота, поэтому должен быть использован какой-то другой металл. Была попытка использовать железо, но ток получался очень маленьким.

Сосуды из меди, свинца, цинка, олова, никеля, магния разрушались. Золото и серебро давали хорошие результаты, но хуже, чем платина. Эксперименты повторялись снова и снова. Не было видно ни одной теоретической причины, почему железо не могло работать так же хорошо, как платина, и сосуды изготовлялись из железа всех видов.

Наконец, причина была найдена. Большинство образцов железа имеют масляную поверхность. При нагреве масло превращается в уголь, так, что железный электрод начинает вести себя подобно угольному. Это привело к методу очищения (cleansing, также имеет смысл "выравнивание, полировка") поверхности железа. И затем соответственно очищенный железный сосуд так же хорош, как платиновый, но, конечно, гораздо дешевле.

Сосуды теперь делались больше и больше и теперь они достигают размеров барреля. Получаемый ток измеряется сотнями ампер.

Предстояло также преодолеть множество других трудностей. Уголь (coal), в том виде, в котором он поступает из забоев, не является хорошим проводником электричества. И, хотя был сконструирован экспериментальный аппарат в котором оказалось возможным потреблять обычный кокс, сбрасываемый лопатой на затопленную решетку (grate), лучше всего оказалось раздробить (crush) уголь, сформовать (mould) его в большие бруски удобного размера и спечь (bake) его чтобы удалить содержащиеся газы и дать хорошую электропроводность.

Скорость, с которой расходуется углерод, и, соответственно, сила электрического тока, получаемого ячейкой, сильно увеличивается, если тщательно насытить все части жидкости избытком кислорода. Наилучшим образом это достигается, если выполнить конецтрубки подачи воздуха в виде распылителя (rose nozzle), подобно тому, как это сделано в лейке (watering pot), так, чтобы воздух впрыскивался в жидкость большим количеством тонких струй.

Есть много видов жидкостей, которые могут быть использованы как электролитические проводники, но, к сожалению, наиболее подходящие становятся жидкими только при повышенных температурах. Поэтому, определенное количество угля или другого топливо должно сжигаться на решетке под сосудом для поддержания этой температуры. Однако, поскольку при этом нет сущестенного поглощения тепла, за исключением того, которое используется для подогрева поступающего воздуха и того, которое теряется излучением, можно ожидать, что в больших аппаратах, где большое количество сосудов заключено в теплоизолированную печь, потребление угля будет относительно очень маленьким.

Даже в небольшом аппарате мощностью в две лошадиных силы, в котором не было предпринято больших мер для сохранения тепла, измерени показали, что только 1/3 фунта угля на каждый силочас электроэнергии сжигалась на решетке. Паровая машина с динамомашиной эквивалентной мощности поглощала бы, как минимум, в 40 раз больше.

Расплавленный поташ имеет много достоинств как электролитический проводник, но у него есть недостаток в том, что он поглащает некоторое количество двуокиси углерода, выделяемой углем или содержащейся в воздухе. Если используется поташ, рано или поздно поташ загрязняется и требует очистки, несмотря на то, что часть двуокиси углерода выносится током азота, и несмотря на то, что добавлением носителей двуокиси углерода можно выносить часть двуокиси углерода к поверхности для ее выделения. <Из этого следует, что имеется в виду все же не K2CO3, а KOH, хотя поташ - это K2CO3. Или я вообще ничего не понимаю>

Выбирая электролитические проводники, не имеющие сродства к двуокиси углерода, нужда в частой очистке отпадает, поскольку, к счастью, потребление угля настолько более полное, чем при обычном сжигании, что при относительно чистом угле образуется только немного легко удаляемой золы.

Удельная сила тока составляет около 3/4 ампера на квадратный дюйм. Таким образом, кастрюля, содержащая 6 угольных стержней, каждый диаметром в 3 дюйма и восемнадцать дюймов длиной (удобный для производства и обращения размер), дает около 750 ампер, или немногим больше одной лошадиной силы электрической мощности. ЭДС каждого горшка, большого или маленького - чуть больше 1В. Когда нужен больший вольтаж, требуемое количество горшков соединяется последовательно и нагревается в общей печи. Воздух прокачивается с помощью воздушного насоса с электроприводом, на что расходуется небольшая часть произведенного электричества.

Было бы преждевременным давать какие-то окончательные оценки эффективности нового процесса, если использовать его в большом масштабе. Постоянно делаются улучшения. Только относительно маленькие угольные электрогенераторы были построены, по сравнению с современными паровыми машинами. И нужно помнить, что для этого генератора, как и для паровой машины, увеличение размера означает увеличение КПД, особенно, для угля, сжигаемого на решетке. Однако, по результатам проведенного независимыми экспертами тестирования маленькой и относительно грубо сделанного угольного генератора мощностью 2 л.с., который периодически использовался в течение 6 месяцев, были получены следующие результаты:

Средняя развиваемая электрическая мощность: 2,16 л.с.
Средняя мощность, потребляемая воздушным насосом: 0,11 л.с.
Средняя электрическая мощность, нетто: 2,05 л.с.
Потребление угля в горшках на силочас электроэнергии: 0,233 фунта
Потребление угля на решетке не силочас электроэнергии: 0,336 фунта
Общее потребление угля на силочас электроэнергии: 0,559 фунта
Энергия, получаемая из 1 фунта электроэнергии: 1336Вт*ч (32% от теоретически возможной)

Таким образом, КПД этого генератора был в 12 раз выше, чем у средней электростанции, используемой в этой стране, и в 40 раз выше, чем у электростанций соответствующего размера.

Однако, есть еще много деталей, над которыми предстоит работа, и предстоит сделать еще много улучшений, до того, как угольный электрогенератор может быть запущен в общее коммерческое использование в масштабах, сопоставимых с современными паровыми машинами. Вопреки тем утверждения, которые я четал, я верю, что еще пройдет некоторое време, пока динамо-машины будут преданы забвению вместе с паровыми машинами.

<... лирика пропущена ...>

Рис 1. Элементарная ячейчка ~ Разобрана, чтобы показать железный "горшок", угольный стержень с железным держателем и трубку подачи воздуха с соплом. Угольный имеет длину 20 дюймов и периметр образующей 10 дюймов, и дает ток около 150 ампер. ЭДС - 1 В.

Рис 2: Угольный электрический генератор ~ Приводит в действие электромотор. Генератор состоит из теплоизолированной печи с шестью последовательно соединенными ячейками, подобными показанной на рис. 1, подвешенными над решеткой для сжигания угля.

Рис 3: Большой угольный электрогенератор ~ Сейчас с ним проводятся эксперименты. Кирпичная печь имеет высоту 10 футов и длину 6 футов. Две ячейки вынуты из печи, чтобы их можно было видеть. Каждая содержит 6 стержней длиной по 3 фута. Ожидается, что по завершению работ (when perfected) этот генератор выдаст около 40 л.с.



The Electrical Review 38 (970): 826 (26 June 1896) ~ Электрическое обозрение 38 (970): 826 (26 июня 1896)

100 последовательно соединенных ячеек на печи (Температура электролита: 400-500° C); Выработка: 16 A / 90 V

"Уголь С погружен в раствор (solution) едкого натра Е. Насос А прокачивает воздух через перфорированное сопло R, которое равномерно распределяет воздух по электролиту. Положительный полюс зафиксирован на железном приемнике I, содержащим раствор, а отрицательный полюс B - на угольном стержне, который поддерживается и изолируется от приемника хомутом S. Две трубы o и i служат для подачи и удаления раствора."


Патент США № 555,511, см. сайт патентного ведомства США http://www.uspto.gov
(3 марта 1896)

Метод преобразования потенциальной энергии угля в электричекую энергию

Уильям У. Жако


Всем, кого это может заинтересовать
<... несущественные детали, повторы и т.п. опущены ...>

Мое изобретение <...> состоит из процесса преобразования потенциальной энергии угля или углеродистых материалов в электрическую энергию, при химическом соединения кислорода с этим материалом посредством промежуточного электролита.

Удобный и практичный способ осуществления моего изобретения состоит в том, чтобы погрузить угольный цилиндр в расплав гидроксида натрия и вдувать (current or blast) воздух в расплавленый гидроксид натрия так, чтобы он насыщался избытком кислорода. Электрическая цепь состоит из гидроксида натрия, который является элект ролитом, собирающего электрода, который химически не взаимодействует с электролитом, внешнего проводника к углю. В этой цепи протикает непрерывнй электрический ток от гидроксида через собирающий электрод и внешний проводник к углю, сила тока зависит прежде всего от скорости подачи воздуха. При этом кислород воздуха соединяется с углем.

В этом процессе уголь постепенно превращается в углекислый газ (carbonic acid), который по большей части пробулькивает сквозь электролит и выделяется из него. Результирующий состав гидроксида натрия при этом не меняется, за исключением нижеописанных особенностей, а кислород поглощается из воздуха. Азот воздуха не вступает в реакцию и просто пробулькивается сквозь электролит, после чего выходит из аппарата. Гидроксид натрия содержится в сосуде из чистого железа, с котором он не имеет заметного химического взаимодействия, будучи расплавленнм, и этот железный сосуд служит собиращим электродом или положительным полюсом генератора, в то время как уголь образует окисляемый электрод или отрицательный полюс.

<... повтор пропущен ...>

Также желательно поддерживать постоянную циркуляцию электролита, так, чтобы новые порции, насыщенные кислородом, могли бы последовательно вступать в контакт с углем. Также, для предотвращения создания ЭДС, направленной навстречу нормальному ЭДС элемента, поддерживать электролит, сосуд и угольные стержни при более или менее одинаковой температуре, и это удобно достигается перемешиванием электролита при пробулькивании воздуха. К тому же, постоянное перемешивание электролита удаляет золу и другие продукты реакции с поверхности угля, тем самым открывая свежие поверхности для воздействия электролита.

Рисунок 1 показывает подходящий аппарат для реализации моего изобретения, испольуя в качестве электролита NaOH и воздух в качестве источника кислорода. Рисунок 2 - это план "розочки" для распределения воздуха.


I - горшок (pot) из чистого железа. Хорошее листовое норвежское железо (rolled Norway iron) подходит.
E - электролит, в данном случае - гидроксид натрия. Он не обязательно должен быть чистым от обычных загрязнений, которые встречаются в коммерческом продукте.
C - уголь, который должен быть хорошим проводником электричества, будучи помещенным в электролит
B - металлический хомут, для обезпечения хорошего электрического контакт между углем и подводящим проводом (lead wire) w2 .
p2 - винтовая клемма, с помощью которой подводящий провод u2 соеднияется с металлическим хомутом B.
p’ - винтовая клемма, которой подводящий провод w’ присоединен к железному горшку I.
F - печь, окружающая генератор, чтобы поддерживать его при должной температуре (скажем, 400-500 градусов Цельсия (centigrade)).
A - воздушный насос, прокачивающий воздух по трубе T в распылитель R, из которого он прокачивается в электролит несколькими тонкими струями. Распылитель R также показан в плане на Рисунке 2. Он сделан из некоторого металла, не подвергающегося действию электролита и проткнут, так что в нем имеется большое количество отверсти (pinholes - отверстие, проделанное булавкой), как показано.
S - крышка из непроводящего материала, которая также поддерживает уголь и изолирует его от железного горшка.
v - вентиляционное отверстие для выхода выхлопных газов.
o - выпуск загрязненного электролита, I - впуск свежего электролита.

<... повтор пропущен ...>

Хотя бОльшая часть углекислого газа, возникающего в результате реакции или содержащегося в подаваемом воздухе, пробулькивается сквозь электролит и выделяется, часть его все же соединяется с гидроксидом натрия и образует карбонат натрия, который, вместе с золой, медленно загрязняет электролит, со временем снижая его эффективность. Эффективность генератора, однако, может поддерживаться за счет периодического удаления части загрязненного электролита и замены его новой порцией.

Загрязненный электролит может быть очищен хорошо известными простыми процессами.

Добавлением небольшой доли оксида магния, загрязнение гидроксида натрия карбонатом натрия может быть уменьшено, и, следовательно, его срок годности продлен. Мое мнение состоит в том, что оксид магния соединяется с углекислым газом быстрее, чем гидроксид натрия, и образующийся карбонат натрия быстро разлагается на углекислый газ, который выделяется и окись магния, которая снова готова к соединению с углекислым газом. Короче говоря, окись магния служит носителем для транспортировки углекислого газа через электролит.

Мое изобретение не ограничивается ни конкретным вышеупомянутым электролитом, ни использованием только воздуха в качестве источника кислорода, ни вышеописанным аппаратом.

Для реализации моего изобретения может быть использовано много электролитов. Вот некоторые из их желательных характеристик:
Они должна становится жидкостями при удобной температуре. Они должны хорошо проводить электричетсво. Они должны легко присоединять кислород из воздуха или из другого источника, а также легко отдавать кислород при взаимодействии с углем. Они не должны иметь сильного сродства к углекислому газу, и, если воздух используется как источник кислорода, у них не должно быть существенного сродства к азоту и другим компонентам воздуха. Расплавы карбонатов калия и натрия (molten hydrates of potash and soda)особенно подходят для практического использования.

Очевидно, что вместо использования кислорода воздуха я могу использовать искусственно полученный любым способом кислород. И, как естественно было бы предположить, химическое взаимодействие происходит более бурно с чистым кислородом, чем с кислородом воздуха.

Воздух или кислород может подогреваться перед подачей в электролит.

Собирающий электрод или положительный полюс может быть сделан из электропроводного материала, существенно не подвергающегося действию электролита, или из другого материала.Однако, возникающий в генераторе ток защищает положительный полюс. Платина является почти универсально применимой, но стоит дорого. Чистое железо может применяться во многих случаях и недорого. Следует избегать сталь и железо, содержащие значительное количество углерода, поскольку они могут создать противоположно направленную ЭДС, которая ощутимо снижает эффективность генератора.

Я нашел удобными для использования газовый кокс (gas-carbon), антрацит, который спечен для придания электропроводности, каменный уголь, из которого удалено достаточно углеводородов, чтобы он стал электропроводным, древесный уголь, а также любая форма углерода или углеродосодержащего материала, которая имеет достаточную электропроводность.

Я предпочитаю формовать уголь в один или несколько цилиндров или пластин (это может быть произведено широкоизвестными процессами), поскольку легко создать хороший электрический контакт между углем такой формы и подводящим электродом.

Ток, даваемый генератором, очень велик, но напряжение - меньше, чем требуется для большинства коммерческих целей. Напряжение может быть повышено последовательным соединением нескольких генераторов или произведена трансформация известными методами.

<... повтор пропущен ...>

Уильям У. Жако

Перевод и вёрстка - Будяк Д.В.

 

Аккумулирование

Аккумулирование и локальные энергосети

Электроэнергия из теплоаккумулятора

Газовые аккумуляторы

Энергия смешивания воздуха с водой

Энергия из воздуха: список ссылок и патентов"

Моя модель энергетической башни (видео)

Дождливые башни - не всё так страшно

Дождливая башня превращается в ледянящую

Электричество из тепла

Правда жизни: без топлива - никак

Промышленно выпускавшиеся двигатели Стирлинга

Двигатель стирлинга мощностью 44 вт

Моя программа расчёта Стирлинга

Книга Уолкера по двигателям Стирлинга

Расчёт криокулера с циклом Стирлинга (djvu)

Модельный Стирлинг из пробирки

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Как сделать маленькую паровую машину, 1913 год

Как сделать мощную паровую машину, 1913 год

Мощные промышленные паровые машины Spilling, pdf

Термоэлектричество

Теория вихревых турбомашин, tif

Сайт Дубинина В.С.

ДВС

Вода в бензине - из истории вопроса

Взрыв пыли - к вопросу о твёрдотопливном ДВС

Проектируем свой Стирлинг

Заглавная страница проекта Стирлинга

Про уплотнения из графита

Отчёт о состоянии проекта – июнь 2015

Техническая концепия системы

Экономическая концепия проекта

Водород в двигателе Стирлинга

Журнал изменений проекта

Ищем активные сообщества по Стирлингам

Моя программа расчёта Стирлинга

Самодельные топливные элементы

Топливные элементы с прямым окислением угля (DCFC)

Оригинальная статья автора изобретения (1896 год) в Русском переводе

Опыты фирмы SARA

Обзор зарубежных публикаций

Мои опыты по DCFC в 2005 г.

Состояние работ на сентябрь 2010 года

Лабораторная работа N1 (Open Office)

Дневники некоторых опытов

Методичка по изготовлению уголька(Open Office)

Программы для управления экспериментом

Программирование

Программы для опытов по DCFC/УТЭ

Введение в Common Lisp для профессионалов Delphi/SQL

Мой старый .emacs (utf-8)

Примеры метапрограммирования в программе Mathematica

__________


К началу страницы