專利名稱：生產(chǎn)氫氣的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及純凈的高壓氫氣或液化氫氣的生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
若從原料到壓縮氫氣或液化氫氣估算總的能耗，目前氫氣的生產(chǎn)是非常耗能的。 采用現(xiàn)在的技術(shù)，與相同能含量的其他燃料如汽油、柴油等相比，氫氣要貴20% -30%。與此同時，最有效的生產(chǎn)裝置不僅體積龐大、操作復(fù)雜、價格昂貴。這些設(shè)備還要 求經(jīng)常進(jìn)行例行維護(hù)，這使得所生產(chǎn)的氫氣價格更高。目前，氫氣的生產(chǎn)多數(shù)是通過蒸汽重整完成的，殘余CO2被釋放到大氣中，對氣候 造成破壞。人們正在研究如何處理這個問題，而采用已知技術(shù)，將CO2貯存在例如烴儲器 (可用于提取更多烴)中時，需要相當(dāng)于氫氣所能產(chǎn)生的能量的20% -30%。當(dāng)在生產(chǎn)氫氣的過程中需要熱量時，人們研究了如何能夠循環(huán)利用熱能，麻省理 工學(xué)院的研究人員已設(shè)法使循環(huán)利用率總體達(dá)到95%。早期的挪威專利申請20064407描述了通過電解生產(chǎn)氫氣的設(shè)備和方法。該設(shè)備 包含一個緊湊型旋轉(zhuǎn)式氫氣生產(chǎn)裝置，該裝置可在位于設(shè)備出口處的調(diào)節(jié)閥幫助下，將分 離出來的氣體加壓從設(shè)備中送出。然而，設(shè)在軸端的調(diào)節(jié)閥和滑動室(slip chamber)容易 發(fā)生快速磨損、泄漏和受到阻礙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供從分解介質(zhì)(split medium)如水、電解液、烴類(單獨或它們的混合 物)、或在催化劑的輔助下在電場中生產(chǎn)氫氣的裝置和方法，其中所產(chǎn)生的吐、02和CO2可有 效地分離，且這些氣體離開該裝置的壓力高于送到旋轉(zhuǎn)式設(shè)備的分解介質(zhì)的壓力。該設(shè)備 還可再連接作為引擎。根據(jù)本發(fā)明，所述裝置體積小、效果好，其生產(chǎn)速率和貫流速(through flowspeed)高。本發(fā)明的優(yōu)點在于電解池的轉(zhuǎn)動方式能使得產(chǎn)生的氣體處于高G條件。“高G”意 味著通過分解產(chǎn)生的氣泡變小并快速從分解介質(zhì)中分離。這樣，有足夠的分解介質(zhì)始終僅 僅是覆蓋著電極，這也就是設(shè)備以小電極形成但卻能以高貫流速(trough flow speed)產(chǎn) 生氣體的原因。該設(shè)備還設(shè)計成能夠在超臨界壓力和溫度以上(超過222巴和374°C)以 上運行。所產(chǎn)生的蒸汽將具有比氫氣高得多的密度，很容易分離出來，氣體中只留有很少的 殘余蒸汽或者沒有殘余蒸汽。該設(shè)備以正常的儲存壓力輸送氣體和/或以液化形式輸送氣 體。通過以下方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)使加壓氣體通過對各氣體/所有氣體的獨立/組合的噴嘴，到 達(dá)獨立/共同的螺旋_擴(kuò)散器，其中所述擴(kuò)散器適合于使一些或所有氣體變?yōu)楸蛞簯B(tài)形 式，而這些氣體在多個子室(sub chamber)內(nèi)按蒸發(fā)順序分餾出來。該過程中產(chǎn)生的熱流 和冷流在該設(shè)備的外部和內(nèi)部再循環(huán)。在分解之后，向電解池中按調(diào)節(jié)的比例加入再循環(huán) 的冷惰性氣體或液態(tài)惰性氣體，以降低溫度，并防止氣體發(fā)生氧化。惰性氣體的加入量必須
3比所產(chǎn)生的氣體多得多，并且由于這些熱量，使得惰性氣體的壓力升高，可以使用能量轉(zhuǎn)換 設(shè)備對惰性氣體進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的能量加入本發(fā)明的設(shè)備中，例如輸給電極的電 能、對輸入物質(zhì)加壓、以及進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。通過控制惰性氣體的量，所產(chǎn)生的氣體可以燃燒。通 過在燃燒中加入更多燃料和氧氣，可以提高能量轉(zhuǎn)換，該設(shè)備因此成為馬達(dá)。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。


下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中圖1示出本發(fā)明的一個實施方式，圖中顯示軸以及一半的旋轉(zhuǎn)設(shè)備、錨定真空外 殼和擴(kuò)散器-螺旋(diffusor-spiral)的縱向剖面；另一半與所示的半個結(jié)構(gòu)沿軸的一側(cè) 成鏡像。
具體實施例方式圖1示出本發(fā)明的主要部分，即快轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動的產(chǎn)氫高壓單元，它通過位于該單元軸 端的密封軸承102a、102b懸掛在錨定真空外殼101中。所述產(chǎn)氫單元包括設(shè)置在該裝置 外周的電解池110。該電解池110構(gòu)造成適于分解經(jīng)由軸中的通道供應(yīng)的水、電解液、烴或 它們的混合物。還在真空外殼上固定/錨定有擴(kuò)散器-螺旋(如離心壓縮機(jī)中所用的一 樣)107b-c-d-e，其中所產(chǎn)生的氣體和物質(zhì)離開電解池110在用于各氣體/物質(zhì)的獨立的通 道中輸送至各獨立噴嘴114a-b-c-d。對于所產(chǎn)生的氣體/物質(zhì)，所述噴嘴在旋轉(zhuǎn)設(shè)備/軸 上形成直線/環(huán)114a-b-c-d，并配裝在所述擴(kuò)散器螺旋內(nèi)部，噴嘴的外壁與擴(kuò)散器內(nèi)壁之 間幾乎沒有距離。來自所述環(huán)中噴嘴的氣體壓力使該設(shè)備旋轉(zhuǎn)。所述裝置可在馬達(dá)104輔 助下旋轉(zhuǎn)，所述馬達(dá)可連接到軸上或從軸上斷開。用真空泵103在真空保護(hù)外殼101內(nèi)部 形成真空/低壓。在密度調(diào)節(jié)閥114d與擴(kuò)散器內(nèi)壁107b之間將空氣和/或氣體經(jīng)通道吸 出到沉積物收集槽124中，該收集槽通過通道與帶逆流閥(setback valve)的真空泵103 相連接。在生產(chǎn)氣體的過程中，在其他噴嘴環(huán)114a-b-c與其擴(kuò)散器內(nèi)壁107c-d-e之間將 產(chǎn)生低壓，這樣會在保護(hù)殼101內(nèi)維持真空/低壓。真空可防止旋轉(zhuǎn)單元上的空氣阻力，并 隔離該單元以避免熱量損失和噪聲。使來自電解池110的分解介質(zhì)可以經(jīng)由外周上的噴嘴 114d和擴(kuò)散器螺旋107b再循環(huán)并對其調(diào)控，其中通過動力學(xué)對分解介質(zhì)加壓，在將分解介 質(zhì)壓回入口 105之前，將其調(diào)節(jié)至合適的溫度，形成合適的混合物。分解介質(zhì)也可以通過單 獨通道(圖中未示出)自電解池110向軸的方向傳送進(jìn)入單獨的噴嘴-環(huán)(這將在后文提 到)并進(jìn)而到達(dá)擴(kuò)散器螺旋。當(dāng)出自電解池的分解介質(zhì)的密度降低至小于向該電解池傳送 的分解介質(zhì)的密度時，則出口處的壓力將高于入口處的壓力，然后，當(dāng)噴嘴環(huán)中的噴嘴指向 旋轉(zhuǎn)方向的反方向時，分解介質(zhì)將提供旋轉(zhuǎn)力?；蛘?，當(dāng)噴嘴在指向上更趨徑向時，壓力將 升得更高，從而實現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的再循環(huán)，一如所述。當(dāng)旋轉(zhuǎn)開始，水/電解液將以高壓泵入注射噴嘴105，將分解流體(例如水/電解 液)通過針形噴嘴泵送，該針形噴嘴帶有附連的齊默環(huán)(Zimmer ring)(用于緊固)，設(shè)置在 位于軸端中央的通道中。利用注射器原理將流體注射到該軸通道中，其中流體分入幾個收 集(sink)通道，到達(dá)第二熱交換器108 (來自分解池的熱氣體向所述流體提供熱量)和主 熱交換器109 (包圍分解池110)，并進(jìn)一步到達(dá)分解池110。從該軸的一個端部的觸頭112a經(jīng)由絕緣導(dǎo)線向分解池110中的一個電極111供應(yīng)直流電。若設(shè)備是導(dǎo)電的，則一個電極 可與該設(shè)備以及該軸的另一個端部的觸頭112b接觸。利用流入池110的電解液流體，在電極111之間保持低電壓，所產(chǎn)生的氫氣向著該 軸浮起/上升，快速分離進(jìn)入氫氣通道113中，通過第二熱交換器108和通道進(jìn)一步到達(dá)外 周噴嘴114c，氫氣迅速流到擴(kuò)散器螺旋107e，進(jìn)一步以加壓和/或液化形式收集于116(取 決于噴嘴環(huán)114e之前的壓力/溫度以及擴(kuò)散器螺旋107e端部的壓力/溫度，這種關(guān)系適 用于所有產(chǎn)生的氣體，與生產(chǎn)方法無關(guān))。噴嘴環(huán)114a-b-c中的噴嘴適于控制經(jīng)由其擴(kuò)散 器螺旋107c-d-e收集在119、121、116的所產(chǎn)生氣體的壓力、旋轉(zhuǎn)和流動。通過側(cè)面上通道 117從分解池110移出氧，通道117與電極111頂面處于相同水平面，相應(yīng)的氧氣通道117 穿過主熱交換器109，然后將來自各側(cè)的氧氣通過第二熱交換器108收集在氧氣通道118a 中。然后，各側(cè)的氧氣通道118a連接到公共氧氣通道118c中，通道118c通向外周噴嘴環(huán) 114a中的各噴嘴，以高速將氧氣推入擴(kuò)散器螺旋107c和收集器119，被加壓和/或液化/ 冷凝。氧氣通道118a中的氫物質(zhì)經(jīng)過第二熱交換器108后被分離進(jìn)入專用通道120中、外 周噴嘴114b、擴(kuò)散器螺旋107d和收集器121。自氧氣通道118a排出的氣體壓力可低于通 道113中來自池110的氫氣的壓力，水/蒸汽的水平面在氧氣通道118a中將略升高(高于 臨界壓力)，當(dāng)池110中的水平面等于或低于相對應(yīng)的氧氣通道117時，來自池110的氣體 物質(zhì)將鼓泡或流入氧氣通道118a。來自池的液體介質(zhì)將流過沉積物通道131。這樣，更多 的水/蒸汽/烴殘余物/co g-殘余物混入，與一排催化劑更好地接觸，以在需要時幫助催 化。在水電解時，在如此高的壓力下，O2變得比電解液重，因而O2將迅速下沉至外周 (因而與H2方向相反)。然后，通過位于外周的密度控制閥125將O2移到噴嘴114d，O2在 此被推向擴(kuò)散器螺旋107b，以液體形式到達(dá)收集器124。或者，可利用軸將液化的冷氧導(dǎo)回 旋轉(zhuǎn)單元，用于在離開所述設(shè)備前將H2冷卻。這樣，H2也可液化，而O2可進(jìn)一步冷卻旋轉(zhuǎn)單 元，以維持其強度。液態(tài)O2由于受熱而蒸發(fā)，或者經(jīng)通道自軸沿軸向?qū)鶖U(kuò)散器，或者沿徑 向?qū)毩⒌臄U(kuò)散器螺旋，以高于O2的壓力進(jìn)入所述單元，原因是過程中的密度差。通過 利用此方法，有可能獲得完全清潔的H2和02。當(dāng)通過加熱使純水分解時，可通過增大電極111之間的電壓/電流來加熱，所述 電極可由鎳、鋯、銥、復(fù)合材料、納米材料或所述材料的組合制成。也可在進(jìn)料管線中從噴 嘴105向分解介質(zhì)中加入作為電解液的化學(xué)試劑/催化劑、碘化物、溴化物或等效材料，以 降低分解溫度。通過電離和由電離產(chǎn)生的熱量生產(chǎn)氫氣和氧氣。當(dāng)在分解池中向分解介 質(zhì)(水)補充材料和催化劑以降低分解溫度(可能相對較低)時，吐和O2在離開催化劑且 水/蒸汽中的溫度降低到分解極限時，它們將不會相互反應(yīng)(燃燒)。然后，所產(chǎn)生的氣體 (在本例中為吐和02)將在池110中分離，并按與前面論及電解和電解質(zhì)時所提到的相同方 式導(dǎo)出，電解液、可能的沉渣/沉積材料或密度高于水/蒸汽的材料在外周自池和氧氣通道 118a經(jīng)由通道118b、123、131通過密度控制閥125和噴嘴114d排出并送到擴(kuò)散器107b和 收集器124?？烧{(diào)節(jié)用于沉渣材料的噴嘴114d，使沉渣材料和一部分的分解材料通過。這 樣，密度調(diào)節(jié)閥125就不是那么需要了。在水的電解和熱分解過程中，均可通過上升通道113和氧氣通道117或二者之一 將所產(chǎn)生的氣體H2和O2導(dǎo)出并收集/混合(未示出)。為防止所產(chǎn)生的氣體氧化，它們可
5與惰性氣體如CO2混合，所述惰性氣體可以是冷卻/液化的，可以按適當(dāng)量由入口 106加入 管線，(此時)送入惰性氣體分配器115，所述氣體在分配器中沿電極111之間或其外側(cè)或 通過電極的通道上升，以控制冷卻作用，然后惰性氣體從電極頂部排出，將來自各電極的惰 性氣體分別導(dǎo)向所產(chǎn)生的氣體上方，它們在池110中混合?；蛘咦暂S處的專用通道經(jīng)過外 周上升到電極111中的惰性氣體通道，或到達(dá)池110，其中惰性氣體可以從沿著軸周圍的環(huán) 上的一排噴嘴高速供給電極111的頂部，噴嘴可以放在氫氣通道113每一側(cè)并在該通道與 氧氣通道117之間的位置上。用惰性氣體方案，就不太需要對側(cè)面出口通道117、131或自 池110頂部113的通道進(jìn)行隨后連接。以一定方式控制氣體混合物的壓力和溫度，使得能 夠從擴(kuò)散器螺旋107e端部提取/分餾干冰形式的CO2、液態(tài)形式的O2、冷氣體形式的H2?；?者，以液態(tài)形式將CO2和O2泵出，并在用于分離目的的模組室(module chamber)中按蒸發(fā) 順序進(jìn)行分離。處于氣態(tài)的H2在擴(kuò)散器螺旋107e的端部進(jìn)行壓縮。在所述惰性氣體的方案中，當(dāng)混合物適合燃燒時，所產(chǎn)生的氣體也可以在池中的 惰性氣體中燃燒；當(dāng)使氣體通過噴嘴時，還可從與所述惰性氣體噴嘴相同的區(qū)域(電極或 池壁)供給適應(yīng)量的燃料和氧氣，以增強其燃燒能力，充當(dāng)能量轉(zhuǎn)換的渦輪，使該裝置變成 引擎。當(dāng)蒸發(fā)的水冷凝并回到所述池時，可能只有惰性氣體(可以是CO2)在所述渦輪之后 可冷凝為液體或干冰，其中一部分泵回/導(dǎo)回該池液化或作為冷氣體形式，因而一部分惰 性氣體被密封在回路中，殘余物沉積。所述引擎方案也可與下述重整蒸汽組合。旋轉(zhuǎn)單元可在其之前和/或之后連接一個附加冷卻設(shè)施(圖中未示出)，在一些情 況下用于獲取充分的冷卻能，使所產(chǎn)生的氣體中的一部分得以液化或變成冰，或者使O2之 類的氣體分餾出來，供本發(fā)明作進(jìn)一步使用。所述冷卻裝置也可與本發(fā)明設(shè)備的冷卻設(shè)施 結(jié)合，以獲得進(jìn)一步的效果。在蒸汽重整工藝中，在將水/蒸汽(以及其他有利于分解而可能加入的材料)自 噴嘴105通過通道高壓注射到分解池110中的同時，用裝有齊默環(huán)的針形噴嘴將高壓烴 (冷卻或液化)供給始自注射噴嘴106 (其原理與另一軸端的注射噴嘴105相同)的管線， 并對軸122中心處的通道進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便向軸通道中注入合適壓力的適量烴，其中烴分流 至多個收集通道，將烴導(dǎo)向主熱交換器109中的烴分配器115，將適量的烴從電極111下面 加入分解池110中的水/蒸汽(為減少分解能，可與其他材料混合)，其中適應(yīng)量的水/蒸 汽和烴將在電極之間上升，電極之間的合適電壓/電流既產(chǎn)生必要的加熱(再循環(huán)的)，并 且在充分的電壓/安培條件下產(chǎn)生電離。所供烴中一部分被來自氧電極的氧氧化，這會使 溫度進(jìn)一步升高。由于電極111、池110以及始自池110的通道113、117、118a-b、123、131 上面/里面具有合適的催化劑，催化劑適應(yīng)于當(dāng)前的壓力和溫度，所以在始自池110的所述 出口通道中的水的反應(yīng)變化結(jié)束后，分解介質(zhì)最終轉(zhuǎn)化為H2和CO2，池中溫度可用熱交換器 108,109控制，其中所述熱交換器之一也可以包圍并冷卻始自池110的所述出口通道，將一 部分蒸汽冷凝并可以回到池110中。來自分解池110的大部分的H2分離進(jìn)入通道113，其 中該通道經(jīng)過熱交換器109、108，分入噴嘴環(huán)外周中的噴嘴114c (或者始于池110的通道數(shù) 量與當(dāng)前噴嘴環(huán)中噴嘴數(shù)目相等。對于來自CO2/氧氣通道118a的其他氣體，可采用類似 配置)，進(jìn)入擴(kuò)散器螺旋107e，進(jìn)一步到達(dá)收集器116，加壓和/或液化。從池110將其他所 產(chǎn)生的氣體、烴殘余物、一部分水/蒸汽和少量殘余H2沿池110的兩側(cè)導(dǎo)往相軸向?qū)?yīng)的 C0/C02通道117 (先前相對應(yīng)的氧氣通道)，進(jìn)而進(jìn)入CO2通道118a-b (前面是氧氣通道)，其中混合物中的殘余物經(jīng)催化/轉(zhuǎn)化，形成更多的H2和CO2，其中沿通道兩側(cè)經(jīng)過第二熱交 換器109的H2上升到專用公共通道120中，將H2導(dǎo)入噴嘴114b、擴(kuò)散器螺旋107和收集器 121加壓和/或液化。在CO2通道118a頂部的一個側(cè)面通道中，自兩側(cè)同時將CO2和其他 可能存在的副產(chǎn)物(pine-off product)通過熱交換器中的一個通道導(dǎo)入共用CO2通道，該 通道將CO2導(dǎo)入噴嘴114a，到達(dá)擴(kuò)散器螺旋107c和收集器119，加壓和/或液化。通過外 周附近的可調(diào)式密度差調(diào)節(jié)閥125除去密度高于電解質(zhì)/水/蒸汽的流體或材料，送入后 面的噴嘴114d，將這些材料送入/壓入擴(kuò)散器螺旋107b和收集器124。除帶有所屬擴(kuò)散器螺旋107b和盤式結(jié)構(gòu)的沉渣噴嘴114d外，在具有共用入口通 道105和用于各材料的連接在一起的出口通道113、118c、120的同一軸上，可以有更多的 盤式結(jié)構(gòu)和/或電極。當(dāng)沿外周的內(nèi)壁類似于一個或多個截短的圓錐時，其中一排噴嘴沿 圓錐體直徑最大處的外周設(shè)置，沉積物材料可收集在共用或較小的出口噴嘴中。真空泵可 安裝在沉渣槽124上，或直接連接到帶供應(yīng)通道的真空外殼上(也可僅用一個盤式結(jié)構(gòu)實 現(xiàn))。加在電極上的電源/電壓可以兩極串聯(lián)或并聯(lián)連接。設(shè)備中各部件的詳細(xì)描述。催化劑110、113、117、118a_b、123 的配置分解池110和通道113、117、118a_b、123的壁可覆蓋有一排催化劑或由催化劑組 成(所述催化劑可以是鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銠等)，它們作用于烴殘余物，從烴中提取更多的 氫氣，并且類似地將一氧化碳轉(zhuǎn)化/催化為二氧化碳。通道區(qū)域和壁依次如下池110的內(nèi) 壁，通過第二熱交換器108的氫氣通道113，氧氣通道117、118a-b (可能的二氧化碳通道)， 通過第二熱交換器108的專用氫氣通道120，沉積物通道123、131。還可以用催化劑使電極 具有催化性，所述催化劑是特別有效的、并能適應(yīng)這種電壓，其中分解介質(zhì)可以電離，電極 上/中的催化劑可以是例如鎳、鋯或所述材料的組合，或者是其他催化劑。催化劑也可適應(yīng) 聞溫、聞壓。通風(fēng)設(shè)置127、128、129、130自位于軸122中的通道中的分解介質(zhì)里的空氣或氣體，自空氣可進(jìn)入的調(diào)節(jié)泵噴 嘴105，以及自收集(sink)通道，氣體可以自外周的分解介質(zhì)通道中上升，其中連接空氣/ 氣體通道128，分流進(jìn)入軸122中心的氣袋室127。在氣袋室127中有浮球129 (或另一個 合適的閥)，當(dāng)氣袋室127中存在氣體/空氣時，該浮球向通道130打開。所述通道通向調(diào) 節(jié)泵閥106的齊默環(huán)的內(nèi)側(cè)，它在生產(chǎn)過程中處于低壓，從噴嘴注射冷卻的液化氣體時，因 而自通道130拉入氣體/空氣，它們在其上也變成液體(當(dāng)烴氣體充分冷卻并具有足夠的 量時)，并一起向下通向分解池110，電極111之后的氣體將分離至其出口通道中。通過噴嘴114a-b-c調(diào)節(jié)壓力噴嘴114a-b-c可適于根據(jù)連續(xù)的氣體產(chǎn)量維持恒定的氣體量和壓力。當(dāng)分解介 質(zhì)表面保持在電極111各外側(cè)的相應(yīng)的氧氣/CO2通道117處時，該氣體壓力是有利的?；?者，噴嘴可根據(jù)氣體量自動調(diào)節(jié)，但僅在所述有利壓力下才打開。噴嘴114a-b-c處的壓力 是通過以下因素確立的通道和軸122中經(jīng)由調(diào)節(jié)噴嘴105、106的流體上的壓力，池110中 流體表面的外周速度，以及對應(yīng)各出口通道的流體和氣體之間的密度差，以及相對氣柱壓 力(高密度冷氣柱從噴嘴到軸的高度減去低密度的溫氣柱從池或氧氣/CO2-通道118a到 軸的高度)。
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主熱交換器109和第二熱交換器108第二熱交換器108和主熱交換器109的實施方式在外側(cè)上可以是相似的，看上去 像排成環(huán)形的管子，在橫截面上與軸122具有均勻距離并且平衡。主熱交換器109處于緊 靠第二熱交換器108外側(cè)的環(huán)上，它們之間可彼此固定/錨定，還有助于將旋轉(zhuǎn)單元之中的 結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起。旋轉(zhuǎn)單元或者形成多個空心輪輻(spoke)或者是一個大圓盤，固定/錨 定在第二熱交換器108上的環(huán)的內(nèi)側(cè)。具有從軸開始的供應(yīng)通道的軸122可以在內(nèi)部或外 部。或者第二熱交換器108在切向橫截面上更加接近橢圓或者矩形，頂面(環(huán)的內(nèi)側(cè))可 以直接固定在輪軸上。氣體通道113、118c、120可以通過第二熱交換器108的頂部從側(cè)面 在有利點引出，將氣體導(dǎo)至噴嘴114a-b-c。在第二熱交換器108中，引入自軸122中的通道的沉降通道，沉降通道中有來自壓 力調(diào)節(jié)噴嘴105的分解介質(zhì)(水/電解液)，使沉降通道有利地最靠近軸分布。分解介質(zhì)的 出口可以是在底部(第二熱交換器108的外周)并包圍H2通道，將分解介質(zhì)引出后引入主 熱交換器109的頂部。這里，向下(向外朝著外周)推動分解介質(zhì)，均勻地作用于池壁110 的各個外側(cè)，以獲得更均勻的熱交換。當(dāng)分解介質(zhì)在熱交換器108、109中向外周傳遞時，在 分解介質(zhì)上的切向加速中的慣性力矩使得熱交換器108、109的切線速度相對較高。這對于 和在切線相反方向上在通道中對著池110的壁高速運動的氣體所進(jìn)行的熱交換更為有利， 所述通道可以是第二熱交換器109中的管螺旋，該熱交換涉及從暖的氣體向較冷的分解介 質(zhì)進(jìn)行有效的熱交換。對于在旋轉(zhuǎn)裝置中其他地方向外周運動或者從外周運動的材料，將 發(fā)生與池110中電極111之間相同的切向運動，其中分解介質(zhì)/氣體具有向軸的高上浮速 度，因此在電極環(huán)111中將獲得相對高的切向速度。流過電極而未分解的分解介質(zhì)從電極 的外側(cè)流過，分解介質(zhì)向外運動到外周，從而與電極111之間介質(zhì)成為切線相反方向。這樣 的運動對于分解過程和熱交換過程都是非常有利的，這意味著電極111可以很小，池110可 以很小，但仍然能夠獲得高貫流速和生產(chǎn)量。來自剩余生產(chǎn)氣體(來自其它氣體上升通道的02、吐，0)、0)2等)在均勻分布的有 利諸點導(dǎo)向第二熱交換器108的底部，且所有氣體通道在第二熱交換器108中繼續(xù)，該熱交 換器可以是對各氣體組分獨立的多根管道。管道沿第二熱交換器108設(shè)置，以螺旋形狀在 轉(zhuǎn)動方向上回彎，朝向第二熱交換器108的頂部。然后試圖保持外周速度的氣體則在更大 切線角度上沿管道推向軸，使得氣體在離開該旋轉(zhuǎn)裝置(噴嘴)時離心力的壓力損失減小。氧氣-/CO2-通道118a_b氧氣/CO2-通道118a-b的實施方式(未示出)可以是類似的，因為這些通道圍 繞著主熱交換器109，其中氧氣/CO2-通道118a-b中的介質(zhì)與主熱交換器109的外壁直接 接觸。氧氣/CO2-通道118a-b的外壁在頂部(最接近軸)附連于第二熱交換器108的外 側(cè)(外周)，主熱交換器109可以在底部附連在一起，它們在底部也是最靠近的，同樣在通 道118b的底部從各側(cè)進(jìn)入沉降通道123，該沉降通道現(xiàn)在變得很短，更象是通過主熱交換 器的一排孔，其中在沿外周的相同位置在氧氣/CO2-通道118中的各孔中安裝密度調(diào)節(jié)閥 125，該閥帶后續(xù)的噴嘴114d。從池兩側(cè)開始的渣出口通道131如圖所示是沿氧氣/CO2-通 道118b環(huán)的一排通道，與軸的距離相同，與相對應(yīng)的氧氣通道117有同樣的考慮，從其出口 往上是氧氣/CO2-通道118a。氧氣/CO2在兩側(cè)的出口通道最有利于在與熱交換器109、108 之間的氫氣通道113成同一排的頂部設(shè)置通道，其中一排管道從主熱交換器109的外側(cè)壁二熱交換器108，將氧氣/CO2引入該第二熱交換器。從氧氣/0)2_通 道118a外壁的頂部，有一排H2輸出通道引入第二熱交換器108。在第二熱交換器108外周 各氣體可以有相等量的通道。當(dāng)氧氣-/CO2-通道包圍主熱交換器109時，將同時形成可以 完整或部分平衡地調(diào)適的浮力。當(dāng)壁每側(cè)的壓力大約相同，02/C02-通道與主熱交換器109 之間的壁以及熱交換器與池110之間的壁也可以相對較薄。這同樣可以改善熱交換。在這 種情況下，氧氣/CO2-通道118a、118b的壁就成為針對高壓和離心力設(shè)計構(gòu)造最大的問題。噴嘴114a-b-c_d并非從外周穿出的的每一個噴嘴環(huán)，比如渣噴嘴114d，其半徑范圍在軸與其外側(cè) 之間的區(qū)域，可以與渣噴嘴114d的半徑相同。噴嘴114a-b-c的實施方式可以在與各氣體 的擴(kuò)散器-螺旋內(nèi)壁相對的連接環(huán)中可以是經(jīng)典的閉合圓形或正方形橫截面?；蛘?，這些 噴嘴可以類似于膨脹噴嘴(“熔巖(Laval)”噴嘴)，任意地選擇噴嘴類型，它們都可以配置 在第二熱交換器108和主熱交換器109的側(cè)面，將旋轉(zhuǎn)單元中的結(jié)構(gòu)接合在一起，和/或直 接接合到軸122上，例如用于各種氣體的熔巖噴嘴位于軸周圍的相連環(huán)/盤中，其中噴嘴管 道按轉(zhuǎn)動方向回彎，相連噴嘴管道的外周形成一個環(huán)，與軸的距離相同，噴嘴管道外周的外 壁與軸在同一橫截面中，選擇的各出口的截面可以是是矩形的。必須對噴嘴環(huán)/盤的直徑 進(jìn)行調(diào)節(jié)，使之與出口速度以及實際氣體量和噴嘴排的外周速度成比例關(guān)系。關(guān)于輕氣體， 向外吹的速度要比外周的速度快許多倍，使得進(jìn)入擴(kuò)散器的氣體產(chǎn)生的速度相對較高。設(shè) 置至少一個噴嘴環(huán)114a-b-c在旋轉(zhuǎn)方向上施加推動力。廢料噴嘴114d可以是一排會聚 型噴嘴，呈正方形，有利地排列在旋轉(zhuǎn)裝置的外周，其可以從外周向外徑向轉(zhuǎn)到擴(kuò)散器螺旋 107b。擴(kuò)散器螺旋107b-c-d-e擴(kuò)散器螺旋107b-c-d-e的實施方式錨定在不旋轉(zhuǎn)的真空外殼101中，圍繞旋轉(zhuǎn)單 元設(shè)置，其中對各氣體的噴嘴壁的外側(cè)設(shè)置成在各氣體擴(kuò)散器螺旋的擴(kuò)散器壁內(nèi)側(cè)上，幾 乎沒有空隙，看上去象是離心壓縮機(jī)的擴(kuò)散器螺旋。在氣體生產(chǎn)過程中，在各排噴嘴(環(huán)) 之間形成低壓，在真空保護(hù)外殼101中維持真空/低壓。擴(kuò)散器螺旋的用途是將氣體的動 態(tài)壓(運動壓)轉(zhuǎn)換成靜態(tài)壓。從擴(kuò)散器螺旋107b到渣噴嘴114d，擴(kuò)散器螺旋是相同的， 螺旋的橫截面積沿該旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)方向增大。如果調(diào)節(jié)噴嘴使其氣體最終進(jìn)入擴(kuò)散器的 方向與旋轉(zhuǎn)裝置的方向相同，擴(kuò)散器螺旋107c-d-e也可以對其他氣體產(chǎn)生相同影響，而如 果氣體的方向相反，擴(kuò)散器中的螺旋則必須以相反方式構(gòu)造。擴(kuò)散器既可以有定子葉片也 可以沒有，取決于擴(kuò)散器的半徑。有定子葉片的話，則必須與氣體/顆粒的軌跡基本平行。呈液態(tài)或固態(tài)(冰)的氣體當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置中的氣體具有適當(dāng)調(diào)節(jié)的溫度和充分的壓力時，獲得液態(tài)或固態(tài) (冰)的氣體，可以幾乎都處于液態(tài)或氣態(tài)，通過以可調(diào)節(jié)角度來調(diào)節(jié)噴嘴，在旋轉(zhuǎn)方向 上獲得推動力，氣體中由于推動力和膨脹而損失的能量(包括壓力和溫度)將在擴(kuò)散器 螺旋中降低。通過精確調(diào)節(jié)，考慮到氣體的臨界壓力和溫度，它們可能會變成液體或固體 (冰)或二者的混合物。在擴(kuò)散器螺旋的端部可以設(shè)置組合的泵裝置，該裝置將冰/半融 漿(slush) /液體形式的氣體旋轉(zhuǎn)/推動并泵壓至較高壓力，至模組室，其中通過間加熱按 蒸發(fā)順序?qū)怏w分離成更潔凈的氣體，這種間接加熱是來自通向注射泵106的烴類或者來 自周圍的空氣/水，氣體形式的烴類可以通過與所生產(chǎn)的液_冰_氣進(jìn)行間接熱交換而變
9成液體。當(dāng)上述氣體已經(jīng)分離/蒸發(fā)后，對該模組氣體蒸發(fā)室再次泵送。室的數(shù)量和大小 必須針對連續(xù)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過這種方式，將熱交換之后來自旋轉(zhuǎn)裝置的全部氣體也可 以一起引出導(dǎo)向共同的擴(kuò)散器螺旋，將這些材料引至立式靜態(tài)旋風(fēng)器，隨著介質(zhì)的擠出，固 體或液體材料旋轉(zhuǎn)至底部，氣體通過上述蒸發(fā)室予以分離。從所述旋風(fēng)氣頂部通過高/低 壓提取的冷的H2,被壓縮至其自有通道，供收集或者進(jìn)一步冷卻和膨脹成為液態(tài)氣體。副 產(chǎn)物氣體如CO2可以直接旋轉(zhuǎn)/泵出以沉積液態(tài)化，或者通過環(huán)境加熱后沉積。要使旋轉(zhuǎn) 裝置中的氣體獲得有利溫度以便其可以在擴(kuò)散器螺旋之后液化或成冰，可以增大經(jīng)由噴嘴 105的冷卻介質(zhì)/分解介質(zhì)量，其中有通道引向類似于第二熱交換器108的第三熱交換器， 該熱交換器設(shè)置并附連于內(nèi)側(cè)環(huán)上，并固定于軸以將結(jié)構(gòu)接合在一起，具有與第二熱交換 器的外周相同的進(jìn)口 /出口通道，在外周的各氣體的通道與第二熱交換器的外周相同，唯 一不同的是所有氣體的運行類似于自分解池的氫氣通道113，即所有的氣體通道都被在第 三熱交換器中的分解介質(zhì)通道/水通道包圍，氣體管道設(shè)置可以與第二熱交換器108相同 并固定于軸上，其余連接可以與前述第二熱交換器類似，以將旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)接合在一起。氣體管 道/通道可以從側(cè)面引出，或者在第三熱交換器的側(cè)面之間分開。將在池中分解用的經(jīng)調(diào) 節(jié)后的分解介質(zhì)在通道中供給第二熱交換器108并如前所述進(jìn)一步輸送?，F(xiàn)已經(jīng)受熱的過 多分解介質(zhì)通過通道引向例如滑動室(slipchamber)(如前所述)、到到軸的端部、或者經(jīng) 過軸上的徑向渦輪機(jī)，增大壓力后，進(jìn)一步引出供加熱應(yīng)用和/或引至浮動氣體，以便使其 蒸發(fā)，水通過注射器，在將水經(jīng)由注射噴嘴105再次推入旋轉(zhuǎn)裝置之前，引流下來的水按調(diào) 節(jié)量供旋轉(zhuǎn)裝置使用。在附加第三熱交換器，或者在沒有第三熱交換器的情況，至少一種氣體可以引至 另一個熱交換器，其中將來自噴嘴106的冷卻/液化氣體/烴類在通道中進(jìn)入熱交換器的 底部(外周)。這與第二熱交換器108相類似。受熱的烴類可以從頂上自一排通道中引出， 進(jìn)一步引至烴分配器115。氣體通道可以類似方式引到烴類的出口與底部的出口之間的 熱交換器的頂部，將氣體進(jìn)一步引到各噴嘴和擴(kuò)散器，改變氣體的相并進(jìn)一步分離，如上所 述。如果不使用或者收集所述液態(tài)烴，而是來自該過程的更冷的氣體按照與所述烴和惰性 氣體相同的方式對來自池的產(chǎn)品氣體予以冷卻。也可以是從軸端部分支出來的空氣冷卻通道(未示出)，或者在該端部之中或者 在其外部，朝向外周而且進(jìn)入冷卻環(huán)室，該室包圍整個盤結(jié)構(gòu)并與之附連(除了可附連在 冷卻環(huán)室外部的噴嘴環(huán)和烴通道外)。徑向板可以沿旋轉(zhuǎn)方向回彎，其中在所述熱交換器之 間有供應(yīng)通道，這些通道朝向軸。受熱后的空氣朝著這個方向上升，可引至相對側(cè)上的軸端 部。，或者可以引至軸外通道中。將真空室附連于帶有壓在軸上的軸承的軸承殼的可以是定 子葉片。在空氣冷卻通道的進(jìn)口通道上附連有管道，該管道相對于不旋轉(zhuǎn)的真空外殼密封， 并且包圍軸。旋轉(zhuǎn)裝置中的空氣冷卻通道以幾乎沒有間隙的方式開始覆蓋/圍附連于真空 外殼的進(jìn)口管道。在高進(jìn)口速度時，管道之間具有低壓，這也會在真空外殼101內(nèi)產(chǎn)生低 壓。在空氣冷卻通道的出口處，管道通道在相對側(cè)封閉以便在真空外殼中產(chǎn)生低壓?？梢栽?空氣冷卻通道的進(jìn)口通道中添加水-霧，使水蒸發(fā)并在冷卻環(huán)室和裝置中進(jìn)一步冷卻。冷 卻通道的進(jìn)口和出口區(qū)域可以針對給定的冷卻空氣量進(jìn)行調(diào)適?？梢栽谕庵芴幵诳諝饫鋮s 環(huán)室的進(jìn)口設(shè)置燃燒室，在池中需要熱量的情況下可以變成熱環(huán)室。當(dāng)從空氣通道中排出 的受熱空氣的壓力高于內(nèi)部壓力時，可以使該空氣通過渦輪機(jī)而做功。可以使裝置旋轉(zhuǎn)或以其它方式做功。冷卻空氣可以在進(jìn)口之前經(jīng)過壓縮機(jī)對渦輪機(jī)實現(xiàn)更高功效。軸端部的調(diào)節(jié)噴嘴105、106?？梢哉{(diào)節(jié)軸端部的調(diào)節(jié)噴嘴105、106的實施方式，以便通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)裝置中的壓 力對給定氣體生產(chǎn)量進(jìn)一步輸送附加的高壓分解介質(zhì)。在齊默環(huán)(其附接于針式噴嘴)與 噴嘴尖之間的區(qū)域中形成低壓，將針式噴嘴拉至調(diào)節(jié)后的有利位點。該通過調(diào)節(jié)噴嘴外殼 105,106中的可調(diào)彈簧，使針式噴嘴保持壓力平衡。如果裝置中的壓力太高，則噴嘴和齊默 環(huán)將被壓回，同時部分地或完整地關(guān)閉通過噴嘴的介質(zhì)。隨著生產(chǎn)過程中裝置內(nèi)壓力的降 低，可降低齊默環(huán)和噴嘴點105、106中的壓力，會逐漸返回到有利的位置并再次增大注射。 當(dāng)噴嘴不處于接觸狀態(tài)，但是能對通向分解池的分解材料進(jìn)行自動機(jī)械調(diào)節(jié)時，這種方法 提供最小旋轉(zhuǎn)阻力、磨損和破裂。分解池110分解池110的實施方式沿主熱交換器109設(shè)置并在該熱交換器中居中。它們在 底部用同向懸臂板(在渣通道131底部)彼此連接，其中所述板抵靠在與管道(沿主熱交 換器109的環(huán))類似的烴分配器115上，在設(shè)置該板的頂部各側(cè)有一排孔/通道。在主熱 交換器109壁內(nèi)部的傾斜板中也有一排孔，分解介質(zhì)可以提供這些孔到達(dá)烴分配器115周 圍的區(qū)域，并通過傾斜板與烴分配器115之間的孔進(jìn)一步推進(jìn)到分解池。烴分配器沿外周 (邊界)還配有一排孔，調(diào)節(jié)這些孔可以將合適量的烴以適當(dāng)?shù)膲毫璉出至分解介質(zhì)，烴將 在分解介質(zhì)中浮起，然后與分解介質(zhì)一道通過這些孔到達(dá)分解池的電極111之間，電極是 位于池中央的兩個平行環(huán)形式的板，各自在外周抵抗各自的傾斜板頂部設(shè)置，烴分配器115 也附連在傾斜板的相對側(cè)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)裝置為導(dǎo)電時，電極中的一個可以與該結(jié)構(gòu)以及連有負(fù) 電壓的一個軸端112b相接觸，而其它電極在結(jié)構(gòu)之間電絕緣，但是在連有正電壓的另一軸 端112a處與絕緣的導(dǎo)電體接觸，使滑動環(huán)絕緣。在沒有導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的情況，兩個電極則必須 通過電絕緣的導(dǎo)體(如導(dǎo)線)從112a加入電流，對于與觸點112b相對的另一個電極也是 類似的情況。在電極111 (在其外周)和電極所連接的傾斜板之間，有一排短軸向通道，以便改 善池中的循環(huán)并減少從電極向結(jié)構(gòu)其余部分的傳熱。電極最好是傳孔的或多孔性的，這樣 可以有利地改善熱交換、通過熱膨脹更好地保持形狀，而且對于較大電解和催化(當(dāng)電極 同時為催化性時)的接觸表面也是如此。電極可以使用具有以下性質(zhì)的材料制造高耐熱、 耐腐蝕、低溫度膨脹系數(shù)，所述材料可以是純金屬、合金、復(fù)合材料、陶瓷或納米技術(shù)材料。當(dāng)分解池110在包圍它的分解材料中產(chǎn)生浮力時，其結(jié)構(gòu)要能夠在生產(chǎn)溫度完全 地或部分地處于浮力平衡，以減少結(jié)構(gòu)應(yīng)變。同時，池壁可以相對較薄，所用材料是非導(dǎo)電 性的，能將來自池的熱輻射經(jīng)池壁傳至主熱交換器109以及進(jìn)入池的壁的另一側(cè)的分解介 質(zhì)。烴類分配器115的形狀應(yīng)使其具備有利的體積，使該分配器的浮力能部分地支撐 /增強主熱交換器109內(nèi)的結(jié)構(gòu)，在電極盤111溫度膨脹時在其錨定區(qū)域有足夠的撓性和強 度，同時，電極111處于中央并始終保持平衡。烴分配器115中的壓力必須大于其外部的壓 力，使得水和其它材料不會強行進(jìn)入其中，但是能確保對池的供應(yīng)。但烴分配器115中的孔 可以有反向閥(backward valve)來防止所述問題，其中的一排孔可以設(shè)置在任何位置，但 這些孔與軸之間的距離必須相同，以便在它們之間得到均勻的物流。
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在真正高的壓力且氣體在分解后充分冷卻下來時，可以在旋轉(zhuǎn)單元中液化，液化 首先發(fā)生在重氣體如CO2上，在這種情況下，在高壓和低溫下在CO2-通道118a-b中沉降到 外周進(jìn)入密度調(diào)節(jié)閥125，并經(jīng)過噴嘴114d到達(dá)擴(kuò)散器螺旋107b和收集器125，此時仍然 保持液化并加壓狀態(tài)。因此，使溫度保持在足夠高的溫度更為有利，既有利于在CO2-通道 118a-b中的催化，也有利于CO2的導(dǎo)出，如前所述。但是，通過調(diào)節(jié)池中所有氣體的生產(chǎn)， 可以用主熱交換器各側(cè)的自有熱交換器包圍氧氣通道118a_b，外部看與環(huán)中的其他類似， 但是在內(nèi)部是管道，相應(yīng)的氧氣-/CO2-通道在分解池110中在各側(cè)都升高至超過水面，從 側(cè)面進(jìn)入熱交換器中的通道，其中來自噴嘴105的分解介質(zhì)從熱交換器的底部(外周)的 多個通道沿?zé)峤粨Q器進(jìn)入，之后從其頂部導(dǎo)入通道至第二熱交換器108的頂部。同時，自氧 氣-/CO2-通道的通道經(jīng)熱交換器的側(cè)面進(jìn)入包圍烴類通道(如上所述，冷卻下來)的通道， 其中在所包圍的通道上有位于頂部和底部的多個出口通道。頂部的出口通道引導(dǎo)H2殘余 物，直接引至與來自氫氣通道113相同的噴嘴排/環(huán)，或者用氫氣通道113經(jīng)過所述調(diào)節(jié)注 射器，底部(外周)出口通道直接引向噴嘴，其中將冷卻下來的副產(chǎn)物氣體(0)2，0)，02等) 沉降到外周，所述副產(chǎn)物氣體在高旋轉(zhuǎn)和高壓下引出，如上所述。氫氣通道113、120可以一并經(jīng)由可調(diào)節(jié)注射裝置從通道113導(dǎo)出，通道113以高 壓從低壓通道120吸取可調(diào)量的氫氣，并對通道內(nèi)的壓力調(diào)整維持恒定，從而將必要的水/ 蒸汽水面(mirror}保持在CO2-通道118a中的有利位點。這種情況至少有兩個氣體出口 通道。若只對氣體出口通道，(當(dāng)兩種氣體皆處于氣相時)可以從各軸端經(jīng)由滑動室引 入進(jìn)口通道，該滑動室包圍并密封在軸的周圍，其中在滑動室內(nèi)的軸上的通道分支到在軸 中心外的進(jìn)口通道。在中心，軸端配有附連至通道的獨立的針式噴嘴，通道113+120(注射， 如上所述)中的氫氣引至軸的一個端部，而氧氣/CO2通道將氧氣或CO2 (取決于生產(chǎn)方法) 引至軸的另一端部，在各噴嘴上包圍一個齊默環(huán)，該噴嘴附連于可調(diào)管道擴(kuò)散器，可以將噴 嘴調(diào)節(jié)到一定的有利生產(chǎn)壓力(如上所述)，氣體將從各軸端以高速被針式噴嘴壓出，進(jìn)入 擴(kuò)散器，在擴(kuò)散器中速度減慢，靜態(tài)壓力升高，可以如上所述輸送氣體。懸掛軸承112a_b旋動單元的軸承懸掛可以是滾柱軸承、滾珠軸承、流體/氣體滑動軸承或超導(dǎo)電 磁體，是在各軸端在磁體的兩側(cè)都對軸密封，從而密封真空外殼和磁體周圍。通過產(chǎn)生的或 者已經(jīng)冷卻下來的氣體中的一部分發(fā)生膨脹，達(dá)到使磁體冷卻。軸的結(jié)構(gòu)使得磁體軸承受 到一個軸端的軸向和徑向支撐，而在另一端只受到徑向支撐，這可以解釋軸承選擇的全部 情況。施加于電極111的電壓可以通過具有必要電壓轉(zhuǎn)換的超導(dǎo)電磁體施加(對于氫氣生 產(chǎn)沒有多大意義)，也由此可以調(diào)節(jié)磁體成為電氣發(fā)動機(jī)或者發(fā)電機(jī)，當(dāng)由離開噴嘴的氣體 對外周的擴(kuò)散器螺旋和所述輪機(jī)的產(chǎn)生高推動力時，做功以便維持旋轉(zhuǎn)或者發(fā)電。僅僅是 在軸中的進(jìn)口和出口通道處，超導(dǎo)磁體還可在旋轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)的外周支撐渣通道114d的每一 側(cè)，用于連續(xù)地反作用于在旋轉(zhuǎn)和生產(chǎn)過程中施加在裝置上的一部分作用力，使旋轉(zhuǎn)速度 和氣體壓力增大。盡管圖1所示的本發(fā)明實施方式將所生產(chǎn)的氣體分離至多個通道中，但是，該裝 置可以配備更多的通道，使得可以將各氣體組分分離至獨立的通道，例如氫氣通道、氧氣通 道、一氧化碳通道和二氧化碳通道，這些氣體的各上升通道的頂部(最接近軸)可以類似于
12轉(zhuǎn)化方式從從氧氣通道118a和H2通道120精細(xì)分離H2的殘余物，而氧(蒸汽重整時更多 地是副產(chǎn)物氣體)在氧氣通道(最終CO2通道)118c中分離，其中重氣體按密度結(jié)合，如上 所述，應(yīng)當(dāng)在第二熱交換器108之前進(jìn)行所述結(jié)合。轉(zhuǎn)動裝置必須以具備足以承受高速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的力的基本強度的材料制造。該結(jié) 構(gòu)最好是低密度的，以減小所述作用力。該結(jié)構(gòu)可以由金屬形成，電極與結(jié)構(gòu)的其余部分隔 離，或者是陶瓷材料的、納米技術(shù)材料的、復(fù)合材料的或這些材料的組合。離心力由轉(zhuǎn)動速 度和轉(zhuǎn)動單元的直徑確定，根據(jù)所用材料所許可的力量來調(diào)節(jié)。采用蒸汽重整，則壓力和溫度都應(yīng)當(dāng)不高于/低于所用催化劑的最佳功能極限。為了降低轉(zhuǎn)動速度和置于盤結(jié)構(gòu)上的重量，迄今為止所描述的轉(zhuǎn)動單元可以在進(jìn) 口處提高分解流體的壓力。如下所述，分解單元可以以低轉(zhuǎn)速驅(qū)動，這意味著作用于盤結(jié)構(gòu) 的離心力較低。為避免電極因結(jié)晶而解離，可以間歇地改變電極的極性，沒有必要改變裝置中的 氣體出口通道。附圖應(yīng)當(dāng)視作僅僅是說明本發(fā)明原理的示意圖，并不必然表示本發(fā)明在真實世界 中的物理實現(xiàn)形式。本發(fā)明可以用許多不同材料及其組件的排列來實現(xiàn)。此類實現(xiàn)應(yīng)當(dāng)屬 于本領(lǐng)域技術(shù)人員能力范圍。
權(quán)利要求
一種在電場中生產(chǎn)氫氣的裝置，其中所述裝置轉(zhuǎn)動，所述裝置包括軸(122)，該軸懸掛于固定在真空保護(hù)外殼(101)上的密封軸承(102a、102b)中，所述真空保護(hù)外殼(101)包圍固定在軸(122)上的盤式組件，所述軸(122)從其一個端部向進(jìn)口通道中提供分解介質(zhì)，進(jìn)入設(shè)置于所述盤式結(jié)構(gòu)外周的一個或多個分解池(110)，所述分解池包括有供電的第一和第二電極，其特征在于，在所述真空外殼上固定/錨定有擴(kuò)散器螺旋(107b c d e)，其中來自分解池(110)的所產(chǎn)生的氣體和殘余材料分離進(jìn)入獨立通道，到達(dá)噴嘴(114a b c d)，噴嘴設(shè)置在所述擴(kuò)散器螺旋中，噴嘴的外壁與擴(kuò)散器的內(nèi)壁之間的空隙很小，并且所述裝置設(shè)置成由于所產(chǎn)生的氣體從所述噴嘴(114a b c d)射出的壓力而轉(zhuǎn)動。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，向所述設(shè)備提供在分解介質(zhì)中的烴類。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置設(shè)置成能以液態(tài)和/或固態(tài)產(chǎn) 生氫氣、氧氣、和可能的二氧化碳。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所產(chǎn)生的氣體在公共出口通道排出。
5.如權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所產(chǎn)生的氣體經(jīng)分餾蒸發(fā)精細(xì)分離。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，在所述進(jìn)口通道中設(shè)置一個或多個自調(diào)節(jié) 噴嘴(105，106)。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電極中的一個設(shè)置成與所述盤式結(jié)構(gòu) 處于恒定電接觸中。
8.如權(quán)利要求1所述的所述的裝置，其特征在于，在所述進(jìn)口通道中設(shè)置一個第二熱 交換器(108)，然后是包圍所述分解池(110)的一個主熱交換器(109)，其中在所述主熱交 換器之間的間隔空間中設(shè)置連接自第二熱交換器(108)的通道，所述分解介質(zhì)由此通道 進(jìn)一步壓向所述分解池(110)各外側(cè)的外周，并且所述分解介質(zhì)在外周進(jìn)到所述分解池 (110)中并在電極(111)之間上升。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，向所述分解池提供惰性氣體。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，過剩的轉(zhuǎn)動力可進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。
11.如權(quán)利要求1或4所述的裝置，其特征在于，所述擴(kuò)散器螺旋連接于旋風(fēng)分離器。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述盤式組件與冷卻組件是前面連接和/ 或后面連接。
13.如權(quán)利要求1或10所述的裝置，其特征在于，所述盤式組件與至少一個輪機(jī)連接。
14.如權(quán)利要求1或13所述的裝置，其特征在于，所述盤式組件與發(fā)電機(jī)連接。
15.一種生產(chǎn)氫氣的方法，包括向至少一個電極池(110)提供分解介質(zhì)并使該至少一 個電極池(110)轉(zhuǎn)動，其特征在于，冷卻由所述池(110)產(chǎn)生的氣體并在壓力下分離，將來 自所述池(110)的所產(chǎn)生的氣體和殘余材料提供給噴嘴(114a-b-c)，利用所產(chǎn)生氣體從所 述噴嘴(114a-b-c-d)射出的壓力迫使該池(110)轉(zhuǎn)動。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，向所述池(110)提供惰性氣體。
全文摘要
一種生產(chǎn)氫氣的轉(zhuǎn)動裝置，裝配并懸掛在抽真空的殼101中的軸承102a-b中，軸承錨定在殼中，其中設(shè)置一排獨立的擴(kuò)散器螺旋107b-c-d-e，其對各噴嘴環(huán)114a-b-c-d用于從轉(zhuǎn)動裝置接受所生產(chǎn)的高壓氣體H2、O2或CO2以及從分解池110經(jīng)由熱交換器109、108引入通道的沉降材料，熱交換器使熱量再循環(huán)并降低氣體的溫度，當(dāng)它們進(jìn)行轉(zhuǎn)動時，氣體變成液體或冰，隨后按蒸發(fā)次序全部潔凈地蒸發(fā)，可以在分解池110中供應(yīng)惰性氣體，該裝置可以在水電解、熱分解、蒸汽重整和引擎方案、或所述工藝的組合之間變化。
文檔編號C25B1/04GK101970724SQ200880101008
公開日2011年2月9日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者A·J·斯科姆斯沃爾德 申請人:羅托布斯特聯(lián)合股份有限公司