200001237 Metoda Si Aparat Pentru Produce Re A Hidrogenului 52785154

5/13/2018 200001237 Metoda Si Aparat Pentru Produce Re A Hidrogenului 52785154 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/200001237-metoda-si-aparat-pentru-produce-re-a-hidrogenului-52785154 1/20

(19) OFICIUL

PENTRUINVEN

Bucur~§ti

(11) 121139 B 1

(51) lnt.ct,

e25B 1104 (2006.01)

(12) BREVET DE INVENTIE

(21) Nr. cerere: a 2000 01237

(22) Dala de depozil: 21.06.1999

(45) Dala publicarii menfiunii acordarii brevelului: 29.12.2006 BOPI nr. 1212006

(30) Priorilale:

26.06.1998 US 09.105.023

(86) Cerere in tematlonala PCT:

Nr.IB 99/0127621.06.1999

(87) Publicare internationala:

Nr. WO 00100670 06.01.2000

(73) Tilular:

• XOGEN TECHNOLOGIES INC.,

SUITE 362, 440-10816 MACLEOD TRAIL S.,

CALGARY, ALBERTA, C A

(72) Invenlalori:

• CHAMBERS STEPHEN BARRIE,

13907 DEER RUN BOULEVARD, SE,

CALGARY, ALBERTA, C A

(74) Mandatar:

ROMINVENT S.A .•

STR. ERMIL PANGRATTI. NR.35 .

SECTOR 1, BUCURE$TI

(56) Documenle din sladiul tehnici i:

US 4184931

(54) METODA $1 APARA T PENTRU PRODUCEREA

HIDROGENULUI

(57) Rezumat:

lnventia se refera la0metoda ~i un aparat pentru pro-

ducerea hidrogenului. Aparatul pentru producerea

hidrogenului cuprinde un container pentru apa fara

catalizator, 0 pereche de electrozi situati in interiorulcontainerului ~i imersatl in apa fara catalizator, nurnitii

electrozi fiind dispusi unul fata de altul, la0distanta de

cel mult 5 rnrn, ~i 0 sursa de alimentare cu energie,

Examinator: ing. BERDE SOFIA

cuplata la electrozi, pentru apl icarea unui semnal

electric pulsatoriu, asupra unuia dintre electrozi,

semnalul electric pulsatoriu avand0frecventa cuprlnsa

intre 10kHz ~i250 kHz.

R e ve nd ic ari : 1 3

Figuri: 9

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

Orice persoana inleresatil are dreplul sa formuleze in scris

§imotivat. la OSIM. 0cerere de revocare a holilrari i de

acordare a brevelului de invenfie. in termen de 6 luni de la

publicarea menliunii acesteia

o0 ::



RO 121139 81

Prezenta inventie se refera la 0metoda ~i un aparat pentru producerea hidrogenului

respectiva ortohidrogenului ~i parahidrogenului.

3 Celulele de electroliza conventionale sunt capabile sa produca hidrogen ~i oxigen din

apa. Aceste celule conventionale includ in general doi electrozi dlspusl in interiorul celulei

5 care aplica energie apei, pentru ca in acest fel sa se produca hidrogen ~i oxigen. Cei doi

electrozi sunt confectionati in mod conventional din materiale diferite.

7 Cu toate acestea, hidrogenul ~i oxigenul generati in celulele de electroliza conven-

tlonale suntin general produsi intr-un mod ineficient. Ca urmare, 0cantitate mare de energie

9 electrlca este necesara a fi aplicata electrozilor in scopul de a produce hidrogen ~i oxigen.

Mai mult decat atat, un catalizator chimic cum este hidroxidul de sodiu sau hidroxidul de po-

11 tasiu, trebuie adauqat Tnapa pentru a separa bulele de hidrogen sau oxigen de pe electrozi.

De asemenea, gazul produs trebuie adesea transportat la un container presurizatin vederea

13 Inrnaqazinarii, tntrucat celulele conventionale produc gazele in mod lent. De asemenea, celu-

lele conventionale tind sa se lncalzeasca. creand 0multitudine de probleme, inclusiv fierbe-

15 rea apei. De asemenea, celulele conventionale tind sa formeze bule de gaz pe electrozi,

acestea actionand ca izolatori electrici ~i reduc astfel functiunea celulei.

17 in consecinta, este de dorit in mod deosebit a produce 0 cantitate mare de hidrogen

~ioxigen cu doar 0modeste cantitate de energie absorbita. Mai mult decat atat, este de dorit

19 in mod deosebit producerea de hidrogen ~i oxigen cu apa curenta, "requlara", ~i fara vreun

catalizator chimic aditional, ~i de a opera celula fara a fi necesara 0pornpa aditionala pentru

21 a 0presuriza. Arfi, de asemenea, de dorit confectionarea electrozilorfolosind acelasi mate-

rial. De asemenea, este de dorit producerea gazelorin mod rapid, ~i fara producerea de bule

23 pe electrozi.

Ortohidrogenul ~i parahidrogenul sunt doi izomeri diferiti ai hidrogenului. Ortohidro-

25 genul este acea stare a moleculelor de hidrogen Tncare spinii celor doi nuclei sunt paraleli.

Parahidrogenul este acea stare a moleculei de hidrogen in care spinii celor doi nuclei sunt27 antiparaleli. Caracteristicile diferite ale ortohidrogenului ~i parahidrogenului conduc la propri-

etati fizice diferite. De exemplu, ortohidrogenul este puternic combustibil in timp ce para-

29 hidrogenul prezlnta 0 forma lenta de ardere. Astfel, ortohidrogenul ~i parahidrogenul pot fi

ufilizati in aplicatii diferite. Celulele electrolitice conventionale produc numai ortohidrogen ~i

31 parahidrogen. A produce parahidrogen, in mod conventional, este dificil ~i in acelasi timp

costisitor.

33 Prin urmare, este de dorit producerea mai ieftina de ortohidrogen si/sau parahidro-

gen, folosind 0celula ~i asigurarea posibi litatii de a regia cantitatea produsa de celula, a fie-

35 caruia dintre ei. Este de asemenea de dorit a trimite ortohidrogenul sau parahidrogenul pro-

dus, catre 0 rnasina care se cupleaza in scopul de a asigura 0 sursa de energie pentru

37 aceasta.

Din brevetul US 4184931, este cunoscuta 0metoda de obtinere electrolitica a hidro-

39 genului ~ioxigenului, folosind ca electrolit 0solutie apoasa de KOH. Celula electrolitlca este

prevazuta cu 0 serie de de electrozide forma cilindria, dispusi concentric ~i avand diametre

41 din ce in ce mai mari.

Metoda pentru producerea hidrogenului conform inventiei, el irnina dezavantajele

43 rnentionate prin aceea ca aceasta consta in:

- umplerea unui container cu apa fara catalizator;

45 - imersarea unei perechi de electrozi in apa fara catalizator;

- pozltlonarea nurnitilor electrozi astfel tncat acestia sa fie situati la 0distanta de cel

47 mult 5 mm unul fata de altul; ~i

2



RO 121139 81

- dupa imersarea ~i pozltionarea nurnitilor electrozi, aplicarea unui semnal electric

pulsatoriu la unul dintre numilii electrozi, semnalul electric pulsatoriu avand 0 frecventa

cuprinsa intre 10kHz ~i 250 kHz. 3

Aparatul pentru producerea hidrogenului conform inventiei, elirnina dezavantajele

mentionate prin aceea ca aceste cuprinde: 5

- un container 111 pentru apa fara catalizator,

-0pereche de electrozi 105a, 105b sltuan in interiorul containerului ~i lrnersaf in apa 7

fara catalizator, nurnitii electrozi 105a, 105b fiind dispusi unul fata de altul la 0 distants de

cel mult 5 mm; 9

-0sursa de alimentare cu energie cuplata la electrozi 105a, 105b pentru aplicarea

unui semnal electric pulsatoriu asupra unuia dintre numilii electrozi, semnalul electric pulsa- 11

toriu avand 0 frecventa cuprinsa intre 10kHz ~i 250 kHz.

I n continuare se face 0 scurta descriere a inventiei. 13

Un obiectiv al prezentei inventii este, prin urmare, acela de a prevedea 0celula avand

electrozi ~i continand apa care produce 0 cantitate mare de hidrogen ~i oxigen intr-un 15

interval relativ mic de timp, cu 0cantitate rnodesta de energie absorbita ~i fara generare decaldura, 17

Un alt obiectiv al prezentei invenlii este acela de a asigura 0celula care sa produca

hidrogen ~i oxigen care sa nu se adune in jurul electrozilor. 19

De asemenea, un obiectiv al prezentei inventii este de a asigura 0celula care sa ope-

reze in mod adecvat in lipsa unui catalizator chimic, astfel tncat celula sa poata functiona pur 21

~i simplu cu apa curenta, Mai mult decat atat, este de dorit ca costurile adltionale asociate

cu catalizatorul chimic sa poata fi evitate. 23

Un alt obiectiv al prezentei inventii este de a asigura 0 celula care sa fie autopresu-

rizata. I n acest fel nu ar mai fi necesara nici 0 pornpa. 25

Un alt obiectiv al prezentei inventii este de a asigura 0celula avand electrozi confec-

ticnati din acelasi material. Acest material poate fi, de exemplu, otel inoxidabil. Astfel, con- 27structia celulei poate fi sirnplificata ~i costurile pot fi ~i ele reduse in mod corespunzator.

Un alt obiectiv al prezentei invenlii este de a asigura 0celula care sa fie capablla sa 29

produce ortohidrogen, parahidrogen sau un amestec al acestora ~i sa poata fi reglata astfel

incat sa produca arice cantitate relative de ortohidrogen ~i parahidrogen dorita de utilizator. 31

Un alt obiectiv al prezentei inventii este acela de a cupla teslrea de gaze din celula

la un dispozitiv, cum ar fi 0ma~ina cu combustie interna, astfel lncat dispozitivul sa poata 33

fi actionat de catre gazul alimentat de aceasta.

Aceste ~i alte obiective, trasaturi ~i caracteristici ale prezentei inventii vor parea mai 35

evidente dupa ce se va lua in considerare descrierea detaliata care urmeaza ~i revendicarile

anexate cu referire la desenele tnsotitoare, Tncare aceleasi numere de referinta reprezlnta 37

parti corespunzatoare in diferitele figuri.in mod corespunzator, prezenta inventie include un container pentru stocarea apei. 39

Cel putin 0pereche de electrozi situati la mica distanta sunt pozitlonati in interiorul containe-

rului ~i scufundati in apa. 0prima alimentare cu energie, asiqura un semnal pulsatoriu par- 41

ticular la electrozi. 0bobina este, de asemenea, dispusa in container lii iscufundata in apa.

oa doua alimentare cu energie aslqura un semnal pulsatoriu particular prin intermediul unui 43

comutator catre bobina,

Doar atunci cane electrozii primesc un semnal puIsatoriu, ortohidrogenul poate fi pro- 45

dus. Atunci cand ambii electrozi ~i bobina primesc semnale pulsatorii, poate fi produs para-

hidrogen sau un amestec de parahidrogen ~i ortohidrogen. Containerul este autopresurizat 47

liiiapa din container nu reclarna catalizator chimic pentru a produce in mod eficient ortohidro-

gen ~i/sau parahidrogen. 49

3



RO 121139 81

In continuare se face 0 scurta descriere a fig. 1...9, care reprezinta:

- fig. 1, vedere laterala a unei celule pentru producerea ortohidrogenului incluzand

3 0pereche de electrozi in conformitate cu un prim mod de realizare a prezentei inventii:

- fig. 2, vedere laterala a unei celule pentru producerea ortohidrogenului incluzand

5 0pereche de electrozi in conformitate cu un al doilea mod de realizare a prezentei inventii;

- fig. 3, vedere laterala a unei celule pentru producerea ortohidrogenului mcluzand

7 0pereche de electrozi de forma cilindrica in conformitate cu un al treilea mod de realizare

a prezentei inventii;

9 - fig. 4a, diaqrarna ilustrand un semnal pulsatoriu de unda patratica care poate fi pro-

dus de circuitul din fig. 5 ~i aplicat la electrozii din fig. 1-3;

11 - fig. 4b, diaqrama ilustrand un semnal pulsatoriu de unda sub forma de dinti de

ferastrau care poate fi produs de catre circuitul din fig. 5 ~i aplicat la electrozii din fig. 1-3;

13 - fig. 4c, diagrama ilustrand un semnal sub forma de unda triunqhiulara care poate

fi produs de circuitul din fig. 5 ~i aplicat la electrozii din fig. 1-3;

15 - fig. 5, diaqrarna de circuit electronic ilustrand 0alimentare cu energie care este

conectata la electrozii din fig. 1-3;

17 - fig. 6 este a vedere laterals a unei celule pentru producerea a cel putin parahidro-

genului, incluzand a bobina ~i a pereche de electrozi in conformitate cu un al patrulea mod

19 de realizare a prezentei inventii:

- fig. 7, vedere laterals a unei celule pentru producerea a cel putin parahidrogenului,

21 incluzand a bobina !?idoua perechi de electrozi in conformitate cu cel de al cincilea mod de

realizare a prezentei lnventii:

23 - fig. 8, vedere laterala a unei celule pentru producerea a cel putin parahidrogenului

inctuzand 0 bobina !?i0 pereche de electrozi de forma cilindrica, in conformitate cu un al

25 ~aselea mod de realizare a prezentei inventii !?i

- fig. 9, diaqrarna de circuit electronic care este conectat la bobina !?ielectrozii din

27 fig. 6 -8.in continuare, se face a descriere detaliata a modurilor de realizare preferate ale

29 invenfiei,

Fig. 1 arata un prim mod de realizare a prezentei inventii incluzand 0 celula pentru

31 producerea hidrogenului §i oxigenului. Asa cum se va descrie mai jos, in conjunctie cu fig.

6-8, producerea parahidrogenului reclarna a bobina aditionala care nu este aratata in fig. 1.

33 Astfel, hidrogenul produs de primul mod de realizare din fig. 1 este ortohidrogen.

Celula include un container inchis 111, care este inch is la partea sa inferioara cu 0

35 baza din material plastic filetat 113 ~i baza filetata helicoidal 109. Containerul111 poate fi

confectionat, de exemplu, din plexiglas ~iare 0 inaltime de exemplu de 43 cm §i 0 latime de

37 exemplu de 9 cm. Containerul 111 confine in interior apa curenta 110.

Celula mai include suplimentar un manometru pentru a masura presiunea in contai-39 nerul 111. Un venti I de iesire 102 este conectat la partea superioara a containerului 111,

pentru a permite oricarui gaz din interiorul containerului 111 sa treaca intr-un tub de iesire

41 101.

Celula include, deasemenea, o supapa de siquranta 106, conectata la baza 113. Su-

43 papa de siguranta 106 asiqura 0functionare de siquranta prin eliberarea automata a presi-

unii din interiorul continerului 111, daca presiunea depaseste pragul predeterminat. De

45 exemplu, supapa de siquranta 106 poate fi reglata astfel, tncat ea sa deschida daca presi-

unea din container depaseste 517,1 kPa psi. Intrucat containerul111 este construit sa re-

47 ziste la 0 presiune de aproximativ 1379 kPa, celula este prevazuta cu a marje mare de

siquranta,

4



RO 121139 81

o pereche de electrozi 105a, 105b este aranjata in interiorul containerului 111.

Electrozi i 105a, 105b sunt scufundati sub nivelul superior al apei 110 §i definesc 0zona de

interactiune 112 dintre acestea. Electrozii 105a, 105b sunt contectionati, de preferinta, din 3

acelasi material, cum ar fi otel inoxidabil.

in scopul de a produce0

cantitate optima de hidrogen §i oxigen, trebuie rnentinuta 5o distanta egala intre electrozii 105a §i 105b. Mai mult decat atat, este preferabil a reduce

la minimum distanta dintre electrozii 105a §i 105b. Cu toate acestea, distanta dintre electrozii 7

105a, 105b nu poate fi realizata excesiv de mica datorita faptului ca ar apare formarea arcu-

lui electric dintre electrozii 105a, 105b. S-a determinat ca distanta de 1 mm reprezinta dis- 9

tanta optima pentru producerea hidrogenului §i oxigenului. Distanta de pana la 5 mm poate

conduce la0functionare eflclenta, dar distanta de peste 5 mm nu a condus la 0buna functic- 11

nare, exceptand cazul unei puteri excesive.

Hidrogenul §i oxigenul in stare qazoasa care au iesit prin tubul de iestre 101 pot fi 13

transrnisi prin intermediul tubului 101 catre dispozitivul120 folosind aceste gaze, de exemplu

o masma cu combustie lnterna, cum este cea aratata in fig. 1. in locul masinii cu combustie 15

interna, dispozitivul120 poate fi orice dispozitiv folosind hidrogen §i oxigen, incluzand 0ma-

§ina altenativa cu piston, 0 rnasina reprezentand 0 turbina de gaz, 0 soba, un lncalzitor, un 17

cuptor, 0unitate de distilare, 0unitate de purificare a apei, un jet hidrogen/oxigen, sau un alt

dispozitiv folosind gaze. Cu un exemplu productiv adecvat prezentat in prezenta inventie, 19

arice dispozitiv 120 folosind gaze de iesire poate fi actionat continuu fara necesitatea de a

inmagazina gazele periculoase hidrogen §i oxigen. 21

Fig. 2 arata un al doilea mod de realizare a prezentei inventii care include mai mult

decat 0 pereche de electrozi 205a-d. Distanta dintre electrozi este mai mica de 5 mm ca in 23

cazul modului de realizare din fig. 1. Cu toate ca fig. 2 arata doar 0 singura pereche de

electrozi, este posibil a include mai multe perechi (de exemplu pana la 40 de perechi de 25

electrozi) in interiorul celulei. Restul de celula ilustrata in fig. 2 rarnane aceeasi fata de cea

ilustrata in fig. 1. Electrozi multipli sunt preferabil sa fie constituiti din placi plane situate la 27

distante mici, paralele unele fala de altele. Fig. 3 ilustreaza 0celula avand electrozi de forma

cilindrica 305a, 305b. Electrodul exterior 305b lnconjoara electrodul interior aliniat coaxial 29

305a. Distanta egala dintre electrozii 305a, 305b este mai mica de 5 mm §i zona interactiva

este coaxial aranjata intre cei doi electrozi 305a §i respectiv 305b. Cu toate ca fig. 3 ilus- 31

treaza portiunea superioara a containerului 111 ca fiind fermata dintr-un capac din material

plastic 301, trebuie apreciat de catre specialistii care lucreaza in domeniu ca capacul 301 33

poate fi utilizat §i in modurile de realizare din fig. 1-2 §i ca modul de realizare din fig. 3 poate

utiliza acelasi container 111 ilustrat in fig. 1-2. A§a cum este sugerat de fig. 3, elecrozii pot 35

avea aproape orice forma ca de exemplu placi plane, ti je, tuburi :;;icilindri coaxiali.

Electrozii 105a, 105b din fig. 1 (sau electrozii 205a -d) din fig. 2 sau electrozii 305a, 37

305b din fig. 3 sunt conectati in mod corespunzator la terminalele de alimentare cu energie

108a, 108b, astfel tncat ei sa primeasca un semnal electric pulsatoriu de la 0 sursa de 39

energie. Semnalul pulsatoriu poate fi cu unda de aproape orice forma §i are un nivel al

curentului, variabil, nivel al voltajului, frecventa §i raport pulsatie: distanta (respectiv un raport 41

dintre durata unei singure pulsati i §i intervalul dintre doua pulsatii succesive) variabile. De

exemplu, alimentarea cu energie care asiqura energia pentru electrozi poate fi 0alimentare 43

de la 110 Vi pana la 12 V sau de la 0 baterie de masina.

Fig. 4a, fig. 4b §i fig. 4c i lustreaza 0unda patranca, 0unda in forma de dinti de feres- 45

trau §i respectiv 0 unda trlunqhiulara, care poate fi aplicata electrozilor 105a, 105b (sau

205a -d sau 305a, 305b) in concordanta cu prezenta inventie. Fiecare dintre formele de 47

5



RO 121139 81

unda ilustrate in fig. 4a-4c are un raport pulsatie - distanta de 1:1. Asa cum este aratat in

fig. 4b, unda sub forma de dinf de ferestrau va atinge un varf de voltaj la sfar~itul duratei

3 pulsatiei. Asa cum este aratat in fig. 4c, unda triunghiulara are un voltaj cu varf scazut. S-a

gasit ca rezultate optime pentru producerea hidrogenului ~i oxigenului din prezenta lnventie

5 se obtin folosind 0 unda patratlca.

Dupa initierea semnalului pulsatoriu de la sursa de energie, electrozii 105a, 105b

7 genereaza in mod continuu ~i aproape instantaneu bule de hidrogen ~i oxigen din apa 110

in zona de interactiune 112. Mai mult decat atat, bulele pot fi generate cu doar 0 lncalzire

9 minima a apei 110 sau a oricarei parti a celulei. Aceste bule se ridica in apa 110 ~i se colec-

teaza in portiunea superioara a containerului 111.

11 Bulele generate nu se aduna in jurul sau pe electrozii 105a, 105b ~i astfel plutesc

usor la suprafata apei 110. Prin urmare, nu este necesar a se adauqa un catalizator chimic

13 pentru a ajuta la conductia solutiei sau pentru a reduce adunarea de bule in jurul sau pe

electrozii 105a, 105b. Astfel, este necesara doar apa curenta pentru generarea hidrogenului

15 ~i oxigenului in prezenta invenfie.

Gazele produse in interiorul containerului sunt auto-presurizabile (respectiv presiunea

17 se formeaza in container la producerea gazului, fara a fi necesara 0pornpa de aer). Astfel,

nu este necesara nici 0pompa aditionala care sa fie cuplata la containerul111 ~i gazele pro-

19 duse nu este necesar a fi transportate intr-un container presurizat.

Alimentarea cu energie din prezenta inventie trebuie sa asigure un semnal pulsatoriu

21 avand doar 12 voltl la 300 ma (3,6 wati), S-a observat ca 0 cantitate optima de hidrogen ~i

oxigen a fast produsa atunci cand semnalul pulsatoriu a avut un raport pulsatie: distanta de

23 10: 1 ~i 0 frecventa de 10...250 KHz. Folosind acesti parametri, celula prototip din prezenta

inventie este capabila sa produca gaz cu a viteza de 1 p.s.i per minut. in mod corespunzator,

25 celula din prezenta inventie este capabila sa produca hidrogen ~i oxigen intr-un mod foarte

eficient, rapid ~i cu aport scazut de energie.

27 Asa cum s-a notat mai sus, hidrogenul produs de modul de realizare din fig. 1-3 este

ortohidrogen. Asa cum este bine cunoscut specialistilor care activeaza in domeniu, ortohidro-

29 genul este foarte combustibil. Prin urmare, arice ortohidrogen produs poate fi transportat de

la container 111 prin venti lul102 ~i tubul de iesire 101 pentru a fi utilizat de catre un dispo-

31 zitiv cum ar fi a ma~ina cu combustie interna,

Prezenta lnventie, cu electrozi suflcienti, poate genera hidrogen ~i oxigen destul de

33 repede pentru a alimenta gazele direct lntr-o rnasina cu combustie interna sau 0rnasina tip

turbina, ~i rnasina sa fie actionata continuu fara acumulare ~iinmagazinare de gaze. Asadar,

35 aceasta asiqura pentru prima oara a rnasina actionata de hidrogen/oxigen care este sigura,

tntrucat ea nu reclarna inmagazinarea hidrogenului sau oxigenului gazos.

37 Fig. 5 llustreaza un exemplu de alimentare cu energie pentru asigurarea unor sem-nale pulsatorii de curent continuu cum sunt cele ilustrate in fig. 4a-4c la electrozii ilustrati in

39 fig. 1-3. Asa cum se va intelege cu u~urinla de catre speciatlstn care activeaza in domeniu,

orice alta sursa de energie care este capabila sa asigure semnalele pulsatorii discutate mai

41 sus poate fi substituita in acest scop.

Alimentarea cu energie ilustrata in fig. 5 include urmatoarele parti componente sau

43 valori ale acestora:

Circuit nestabil

Rezistor R2

Rezistor R3

Rezistor R4

NE 555 sau circuit logistic echivalent

10K

10K

10K

45

47

6



RO 121139 81

Oioda 02

2,7K

2,7K

2N3904

2N3904

2N3055 sau orice tntrerupator siliconic de viteza mare

~i curent mare

1N4007

3

Rezistor R5

Rezistor R6

Tranzistor TR1

Tranzistor TR2

Tranzistor TR3 5

7

Condensatori (nu sunt aratati) condensatori de by-pass Vcc

electrici dupa cerinte. 9

Circuitul nestabil este conectat la baza tranzistorului TR1 prin rezistorul R2. Colec- 11

torul tranzistorului TR1 este conectat la alimentarea de voltaj Vcc prin rezistorul R5 ~ila baza

tranzistorului TR2 prin rezistorul R3. Colectorul tranzistorului TR2 este conectat la alimenta- 13

rea de voltaj Vee prin rezistorul R6 ~i la baza tranzistorului TR3 prin rezistorul R4. Colectorul

tranzistorului TR3 este conectat la unul dintre electrozii celulei §i la dioda 02. Emiterile tran- 15

zistorilor TR1, TR2, TR3 sunt conectate la parnant, Rezistorii R5 §i R6 servsc drept sarcini

colectoare pentru tranzistorii TR1 ~i respectiv TR2. Celulele servesc drept sarcina colectoare 17

pentru tranzistorul TR3. Rezistorii R2, R3 §i R4 servesc pentru a asigura ca tranzistorii TR1 ,

TR2 §i TR3 sunt saturati, Oioda 02 protejaza restul circuitului de orice emf indus inapoi in 19

interiorul celulei.

Circuitul nestabil este utilizat pentru a genera un tren de pulsatii la un timp specific 21

§i cu un raport pulsatie - distanta specific Acest tren de pulsafii este asigurat la baza tranzis-

torului TR1 prin rezistorul R2. Tranzistorul TR1 opereaza ca un comutator de inversare. 23

Astfel, atunci cand circuitul nestabil produce 0pulsafie de iesire, voltajul de baza al tranzis-

torului TR1 se urea (respectiv aproape de Vcc sau logic 1). Ca urmare, nivelul de voltaj al 25

colectorului tranzistorului TR1 coboara (respectiv aproape de parnant sau logic 0).

Tranzistorul TR2 opereaza de asemenea ca un invertor. Atunci cand voltajul colector 27

al tranzistorului TR1 merge in jos, voltajul de baza al tranzistorului TR2 coboara de aseme-

nea §i tranzistorul TR2 declansaza. Ca urmare, voltajul colector al tranzistorului TR2 §i vol- 29

tajul de baza al tranzistorului TR3 merg in sus. Prin urmare, tranzistorul TR3 anclansaza in

concordanta cu raportul pulsatie: distanta stabilit de circuitul nestabil. Atunci cand tranzistorul 31

TR3 este anclansat, un electrod al celulei este conectat la Vcc §i celalalt este conectat la pa -

rnant prin tranzistorul TR3. Astfel, tranzistorul TR3 poate fi anclansat (§i declansat) §i, ca ur- 33

mare, tranzistorul TR3 serveste efectiv drept comutator de putere pentru electrozii celulei.

Fig. 6 -8 ilustreaza moduri de realizare aditionale ale celulei care sunt similare 35

modurilor de realizare din fig. 1-3. Cu toate acestea, fiecare dintre modurile de realizare ale

fig. 6-8 include suplimentar 0bobina 104, dispusa deasupra electrozilor §i terminalelor de 37

alimentare cu energie 107 conectate la bobina 104. Dimensiunile bobinei 104 pot fi, de

exemplu, 5 x 7 cm §i au, de exemplu, 1500 spire. Sobina 104 este scufundata sub suprafata 39

apei 110.

Modurile de realizare din fig. 6-8 includ suplimentar un tntrerupator optional 121, care 41

poate fi anclansat sau declansat de catre cel care foloseste aparatul. Atunci cane tntrerupa-

torul121 nu este inchis, celula formeaza in principal aceeasi structure ca in fig. 1-3 §i astfel 43

poate fi operata in acelasi mod descris in fig. 1-3 pentru a produce ortohidrogen §i oxigen.

Atunci cand intreru patoru I 121 este inchis, bobina aditionala 104 face ca celula sa fie capa- 45

bila sa produca oxigen §i fie 1, parahidrogen, fie 2 un amestec de parahidrogen §i ortohidro-

gen. 47

7



RO 121139 81

Atunci cand tntrerupatorul 121 este Inchis (sau nu este inclus) bobina 104) este

conectata prin intermediul terminalelor 106 §i lntrerupatorul 121 (sau direct conectat doar

3 prin intermediul terminalelor 106) la 0alimentare cu energie astfel tncat bobina 104 sa poata

primi un semnal pulsatoriu. Asa cum este discutat mai jos, aceasta alimentare cu energie

5 poate f fermata de circuitul ilustrat in fig. 9.

Atunci cand bobina 104 §i electrozii 105a, 105b primeste pulsaul, este posibil sa se

7 produce bule de parahidrogen sau un amestec de parahidrogen §i ortohidrogen. Se for-

meaza bule care plutesc la suprafata apei 110, asa cum este discutat in fig. 1-3. Atunci cand

9 bobina este pulsata cu un curent mai mare, este produsa a cantitate mai mare de parahidro-

gen. Mai mult decat atat, prin varierea voltajului bobinei 104 poate fi produs un procentaj mai

11 mare/mai mic de ortohidrogen/parahidrogen. Astfel, prin reglarea nivelului voltajului, a nive-

lului curentului §i a frecventei (discutate mai jos) transmise bobinei 104 (§i parametri cum

13 sunt nivelul voltajului, nivelul curentului, frecventa, raportul pulsatie -distanta §i forma undei

transmise la electrozii 105a, 105b asa cum s-a discutat mai sus) poate fi reglata compozitia

15 gazului produs de celula. De exemplu, este posibil a produce numai oxigen §i ortohidrogen

prin simpla deconectare a bobinei 104. Este, de asemenea, posibil a produce doar oxigen

17 §i parahidrogen prin trimiterea de semnale pulsatorii corespunzatoare catre bobina 104 §i

catre electrozii 105a, 105b. Toate avantajele §i rezultatele discutate In conexiune cu modu-

19 rile de realizare din fig. 1-3 deriva In mod egal din modurile de realizare din fig. 6-8. De

exemplu, celulele din fig. 6-8 sunt auto-presurizabile, nu necesita catalizator chimic, nu con-

21 duc la lncalzirea puternica a apei 110 sau celulei, §i produc a cantitate mare de gaze de

hidrogen §i oxigen dintr-o cantitate modesta de energie abso rb ita, tar a bule pe electrozi.

23 0 cantitate considerabila de timp trebuie sa treaca inainte ca urrnatoarea pulsatie sa

asigure curent bobinei 104. Ca urmare, frecventa semnalului pulsatoriu este mult mai mica

25 decat cea asigurat8 la electrozii 105a, 105b. Ca urmare, cu tipul de bobina 104 avand

dimensiunile descrise mai sus, frecventa semnalelor pulsatorii poate f de ordinul a 30Hz, dar

27 este preferabil sa fie de 17 -22 Hz pentru a obtine rezultate optime.

Parahidrogenul nu este puternic combustibil §i este forma mai scazuta de ardere a

29 hidrogenului. Astfel, daca este produs parahidrogen de catre celula, parahidrogenul poate

f cuplat la un dispozitiv adecvat cum ar fi un fierbator sau un cuptor pentru a asigura 0sursa

31 de energie sau de caldura cu 0 flacara mai slaba.

Fig. 9 i lustreaza un exemplu de alimentare cu energie pentru asigurarea semnalelor

33 pulsatorii de curent continuu cum sunt cele ilustrate in fig. 6 -8. Suplimentar, alimentarea cu

energie poate asigura un alt semnal pulsatoriu catrs bobina. A§a cum este usor de lnteles

35 pentru specialistii care activeaza In domeniu, arice alta alimentare cu energie care este

capabila sa asigure semnale pulsatorii discutate mai sus la electrozii celulei §i bobinei poate

37 fi substituita in acest scop.

Ca 0alternativa, semnalele pulsatorii transmise la electrozi §i la bobina pot fi asigu-

39 rate de doua a limen tan cu energie separate.

Portiunea de alimentare cu energie (circuit nestabil, R2·R6, TR1·TR3, 02) asiqurand

41 un semnal pulsatoriu catre electrozii celulei este identica cu cea ilustrata In fig. 5. Alimenta-

rea cu energie ilustrata in fig. 9 include suplimentar urrnatoarele parti §i valorile lor respective

43 considerate ca exemple:

Cantor ce divide prin N 4018 BPC sau circuit logic echivalent

45 Circuit monostabil NE 554 sau circuit logic echivalent

Rezistor R1 10K

47 Tranzistor TR4 2N3055 sau orice tntrerupator slliconlc de

mare viteza §i mare curent

1N4007.ioda D19

8



RO 121139 B1

Intrarea contorului ce divide cu N (aici mai jos denumit "repartltor") este conectata la

colectorul tranzistorului TR1. lesirea repartitorului este conectata la circuitul monostabil l?i

iesirea a circuitului monostabil este conectata la baza tranzistorului TR4 prin rezistorul R1. 3

Colectorul tranzistorului TR4 este conectat la un capat al bobinei l?ia l diodei 01. Celalalt

capat al bobinei §i al diodei 01 este conectat la alimentarea cu voltaj Vcc. Rezistorul R1 5

asigura ca TR4 este complet saturat. Dioda 02 previne orice emf indus inapoi generat de

bobina de defectarl ale restului circuitului. Asa cum este ilustrat in fig. 6 -8, un Intrerupator 7

121 poate fi de asemenea incorporat in circuit, pentru a permite utilizatorului sa comute intre

1 0 celula care produce ortohidrogen l?ioxigen, l?i2 0 celula care produce cel putin para- 9

hidrogen l?ioxigen.

Comutarea in pozltia sus/jos a voltajului colector al tranzistorului TR1 aslqura un 11

semnal pulsatoriu catre repartitor. Repartitorul imparte acest semnal pulsatoriu prin N (in

care Neste un numar intreg pozitiv) pentru a produce un semnal de iesire pulsatoriu. Acest 13

semnal de iesire este utilizat pentru a declansa circuitul monostabil. Circuitul monostabil

restabileste lungimea pulsatiei, astfel incat el sa aiba 0sincronizare adecvata, Semnalul de 15

iesire din circuitul monostabil este prevazut catre baza tranzistorului TR4 prin rezistorul R1pentru a anclansa/declansa tranzistorul TR4. Atunci cand tranzistorul TR4 este anclansat, 17

bobina este deconectata de restul circuitului. Al?a cum s-a discutat in conjunctie cu fig. 6 -8,

frecventa semnalului pulsatiei transmis bobinei este cornutata cu0viteza cuprinsa preferabil 19

lntre 17 §i 22 Hz, respectiv mult mai scazuta decat frcventa semnalului pulsatoriu transmis

la electrozi. 21

Asa cum s-a indicat mai sus, nu este necesar ca circuitul (repartitor, circuit monosta-

bil, R1, TR4 §i 01) care asiqura semnalul pulsatoriu catre bobina sa fie conectat la circuit 23

(circuit nestabil, R2 - R6, TR1 - TR3, 02) care transmite semnalul pulsatoriu catre electrozi.

Cu toate acestea, conectand circuitele in acest mod se asiqura 0cale mai usoara pentru a 25

initia semnalul pulsatoriu catre bobina.

Un prototip de lucru a prezentei inventii a fost construit cu succes §i operat cu para- 27

metri luati ca exemplu, §i in acelasi timp optimi, indicati mai sus pentru a genera ortohidro-

gen, parahidrogen §i oxigen din apa. Gazul de iesire din prototip a fost conectat prin interme- 29

diul unui tub la un distribuitor de intrare al unei rnasini mici functionand pe benzina cu un sin-

gur cilindru, avand tndepartat carburatorul, §i0astfel de masina a funcnonat cu succes tara 31

a fi alimentata cu benzina.

Arneliorari §i rnodificari aditionale vor putea fi efectuate de catre specialisti care acti- 33

veaza in domeniu. Ca urmare, prezenta inventle nu este llrnitata la detaliile specifice §i la dis-

pozitivele reprezentative aratate §i descrise aici. in mod corespunzator, diferite rnodificari pot 35

fi facute fara a ne tndeparta de spiritul sau scopul invenfiei, asa cum este detinit de catre

revendicarile anexate. 37

Revendicari 39

1. Metoda pentru producerea hidrogenului, caracterizata prin aceea ca cuprinde: 41

- umplerea unui container cu aoa fara catalizator;

- imersarea unei perechi de electrozi in apa tara catalizator; 43

- pozitionarea nurnitilor electrozi astfel tncat acestla sa fie situati la 0distanta de cel

mult 5 mm unul tata de altul; §i 45

- dupa imersarea §i pozitionarea numitllor electrozi, aplicarea unui semnal electric

pulsatoriu la unul dintre numitii electrozi, semnalul electric pulsatoriu avand 0 frecventa 47

cuprinsa intre aproximativ 10 kHz §i aproximativ 250 kHz.

9



RO 121139 81

2. Metoda conform revendicarii 1, caracterizata prin aceea ca semnalul electric pul-

satoriu are un raport pulsatie I distanta, cuprins intre 1:1 ~i 10:1.

3 3. Metoda conform revendicarii 1, caracterlzata prin aceea ca semnalul electric pul-

satoriu are 0 tensiune de ordinul a 12 V §i intensitate de 300 mAo

5 4. Metoda conform revendicarii 1, caracterizata prin aceea ca frecventa semnalului

electric pulsatoriu este variabila.

7 5. Metoda conform revendicarii 1, caracterizata prin aceea ca mai cuprinde:

- punerea in functiune a unui dispozitiv avand un orificiu de intrare conectat la orificiul

9 de leslre al containerului, numitul dispozitiv fiind selectat dintr-un grup constand din: 0rnasl-

na cu combustie interna: 0masina cu piston; 0 rnasina de tipul turbina cu gaz; 0 soba: un

11 lncalzitor; un cuptor; 0 unitate de distilare; 0 unitate de purificare a apei; :;;iun jet de flacara

hidrogen/oxigen.

13 6. Metoda conform revendlcarii 1, caracterizata prin aceea ca mai cuprinde: fixarea

unei bobine in interiorul containerului, §i aplicarea unui al doilea semnal electric pulsatoriu

15 asupra bobinei.

7. Metoda conform revendicarii 1, caracterizata prin aceea ca semnalul electric pul-17 satoriu este un semnal electric pulsatoriu de tensiune variabila.


19 satoriu este 0 unda patranca.


21 satoriu este 0 unda sub forma de dinti de fierastrau.

10. Metoda conform revendicarii 1, caracterizata prin aceea ca semnalul electric

23 pulsatoriu este 0unda triunghiulara.

11.Aparat pentru producerea hidrogenului, caracterizat prin aceea ca cuprinde:

25 - un container (111) pentru apa fara catalizator,

-0 pereche de electrozi (105a), (105b) situati in interiorul containerului §i irnersati in

27 apa fara catalizator, numilii electrozi (105a), (105b) fiind dispusi unul fala de altulla 0dis-

tanta de cel mult 5 mm;

29 -0sursa de alimentare cu energie cuplata laelectrozi (105a), (105b) pentru aplicarea

unui semnal electric pulsatoriu asupra unuia dintre nurnitii electrozi, semnalul electric pulsa-

31 toriu avand 0 frecventa cuprinsa intre1 0 kHz ~i 250 kHz.

12. Aparat conform revendicaril 11, caracterizat prin aceea ca mai cuprinde 0

33 bobina (104) aranjata in interiorul containerului §i 0 a doua alimentare cu energie cuplata la

bobina, in scopul apllcaril unui al doilea semnal electric pulsatoriu asupra bobinei.

35 13. Aparat conform revendlcarilor 11 §i 12, caracterizat prin aceea ca semnalul

electric pulsatoriu are un raport pulsatle - distanta cuprins intre 1: 1 §i 10:1.

10



RO 121139 81

(51) Int.CI.

e25B 1/04 (2006.01)

106

~INADE

. . - ; : = : : : : ; : : : ; ; ; ; ; = : ! COMBUSTIEIN T E R NA

120

1 0 3

111

AP.ACURENTA

1 1 0

ZONA DE

112 INTERACTJUNE

Fig. 1

11



RO 121139 81

(51) lnt.Cl.

C25B 1104 (2006.01)

106

IE~IRE

GAZ1 0 1

103

111

ZONA DE

INTERACTIUNE~ '- - 1 1 2

~ELECTROD

.___,._-----"'Q"-. . . . PULSATIIJULn._l O B o

1 1 3

~E~~~~~§~0---"""109

Fig. 2

12



RO 121139 81

(51) lnt.Ct,

e258 1104 (2006.01)

3 0 1

1 0 3

1 1 0

1 1 1

1 0 6

1 0 8 b

Fig. 3

13



RO 121139 81

(51) Int.CI.

e2SB 1104 (2006.01)

TIMP

iDISTANl'Ai

_ - - - - - I 1 r - - - - - 1 1 ] 1 - - 1 - - - - r - I ~i ;F~~1 1

: PULSA '"I'1E :1 t,

UNDA. pATRAncA CU UN RAPORT PULSATIE-DISTAN'J'A DE J : 1

Flg.4a

TIMP

AMPUTUDINEA MBDlE

A PULSATIEI

- - - - - - - - r -AMPLITUDINEA

VOLTAJUWI

I I

I I

I I

J Pl:LSATIE :I I

UNDA iN FoRMA DE DINTE DE FERASTRAu CU UN RAPORT

PULSATIE - DJSTANTA DE 1: 1

UNDA IN FoRMA DE DlNTE DE FnRAsTKAlJ ATINGE UN viRFDE VOLTAJ DOAR LA CAPA.TUL DURATEI PULSA1IEI

Fig.4b

14



RO 121139 B1

(51) Int.el.

e2SB 1104 (2006.01)

TIMP

VOLTA] VOLTAJMEDIU j DB VA R F

-------- ---- ------- - - - - - - - - - - - - - - - ------- -----

I

II I I

I PULSATIE :DISTANTA lI I I, , ,

UNDA TRIUNGHIUIARA. eu UN RAPORT

PULSATIE - DISTANT!. DE 1: 1

UNDA TRIUNGHIULARA ARE UN vARF DE VOLTAJ SCAzuT

Fig.4c

15



RO 121139 81

(51) Int.CI.

C25B 1104 (2006.01)

'~

)~ 8~

~ U. o J 8~>

~

U

NC

~

16



RO 121139 81

(51) Int.el.

e25B 1104 (2006.01)

106

1 0 3

111

104

ZONA DEINTERACTIUNE

11 2

PULSATlA

SOBINE}

~-e---m y101

EI..ECTR0fu-m_l_------1=~PULSATJ...J

113

~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ C ; - - - - 1 0 0Fig. 6

17



R0121139B1

(51) Int.el.

e25B 1104 (2006.01)

106

10 3

1 1 1

104

APA CURENTA

1 1 0

ZONA DEINTERAC'flUNE

11 2

PULSATIA

BOBINEI_;-e---

1 2 1J ~

107}

ELECTRODL...--4---------t:~puLSAlIl-.flIUL

1 1 3

~~~~~~~~~r;--..109Fig. 7

18



RO 121139 81

(51) Int.el.

e25B 1104 (2006.01)

1 1 1

106

103

3 0 5 0

J 0 5 b

110

Fig. 8

19



'j

' : 5: 3~

p o~ (.)

~~

~

NQ

(J

-:?

u -?

N

e n

d I

u : :

~

..- s« > -

RO 121139 81

(51) lnt.c].

e25B 1104 (2006.01)

Editare ~i tehnoredactare computerizatii - OSIM

Tipiirit la: Oficiul de Stat pentru Invenlii ~i Marci

20

200001237 Metoda Si Aparat Pentru Produce Re A Hidrogenului 52785154

Documents

Transcript of 200001237 Metoda Si Aparat Pentru Produce Re A Hidrogenului 52785154