[发明专利]用于燃烧氢气和氧气的能量转换装置、系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种由氢气和氧气的燃烧及膨胀来驱动的能量转换装置和系统。该膨胀在液体中形成运动，该运动被转换成期望的能量形式。此外，本发明涉及一种操作该能量装换装置的方法。在封闭系统中操作该能量转换装置，使得不需要将液体添加到该装置中。该装置从而能够作为机械式燃料电池。在燃烧和膨胀之后，在膨胀期间形成的腔可能坍缩。此坍缩可以形成快速压降，该快速压降能够在操作该装置期间利用。该装置集成有燃烧单元/反应器和使用形成的能量的单元。

背景技术

在一些学科领域中使用氢气作为燃料是已知的。例如已知在普通活塞发动机中通常和空气一起使用氢气。然而在这些已知的系统中，该过程不是封闭的，且在该单元中没有集成有用于转换能量的单元。典型的是，马达和发电机或电动泵将彼此分离的单元分开。

WO 2005085614示出了一种具有燃烧单元和点火单元、主蓄能器、液压转子、控制阀和能量发生器的发电系统。将氢气、氧气和水引导到燃烧单元中。点火系统将燃烧单元中的氢气和氧气的混合物点燃。燃烧单元内部膨胀的液体直接使液压液体加压。燃烧腔内的加压后的液压液体流进主液压蓄能器。液压转子转换加压后的液压液体中的能量用于输出轴的旋转。

发明内容

根据本发明的能量转换装置不排出任何废气。氢气和氧气的燃烧及膨胀在第一过程中形成水，且在第二过程中形成坍缩和压降。形成的水流出该单元。形成的水可以返回用于再生氢气和氧气的单元，这就产生了封闭系统。膨胀及后续的在膨胀期间形成的气体填充腔的坍缩可以用于产生压力变化及液体(优选为水)的运动，该压力变化及运动能再次转换成其他形式的能量。

该运动及压力可以转换成电。在一个实施方式中，输出的能量导入到该单元是由线状的磁体进行的，该线状的磁体在线圈内运动且产生电流。在膨胀期间，将该磁体压入线圈，且通过内爆/压降将该磁体抽出线圈。也就是说，其具有双动式循环。该单元在顶部采用调整为安全阀的过压释放阀保护。供应给该单元的气体只有氢气和氧气。当添加初始量的水后，在该过程期间不需要使用普通的或雾状的形式、蒸汽或其它形式的水。燃烧后顶部的压低使得活塞能够将水压回顶部。

由于除通过2H₂和O₂反应生成2H₂O而增加的液体外，系统没有流通或吸收任何液体，因此初始添加的液体量将保持在反应器内。从而在反应中没有形成废气，且因此该单元不包括用于废气的出口。

本发明中，马达或能量转换装置是由氢气或氧气驱动的发生器。该能量转换装置优选地产生电，但还可以设计用于泵送液压油/驱动气压、产生机械旋转运动等。

腔室适合于包括液体填充部分，并在某些情况下采用液体部分地填充腔室而形成无液体部分，使得在所述液体上形成无液体腔。供应系统将氢气和氧气供应给无液体腔。点火系统(例如采用火花塞或等离子弧)，包括在无液体腔内，用于点燃和燃烧氢气和氧气，使得在无液体腔内形成压力变化，该压力变化传播到腔室内的液体且使液体运动。

排出阀仅排出通过燃烧形成的水，且形成所述腔室的唯一出口，使得所述腔室形成基本封闭的系统。用于接收液体的运动和压力的能量接收部件与所述腔室为一体。例如这意味着将这些部件附接到所述腔室的壁的开口内，使得所述腔室内的液体直接作用于所述能量接收部件。

所述点火系统可以与系统内来回运动的物质的固有频率相配合。所述系统内的物质由液体和能量接收部件表示，能量接收部件例如为活塞。

所述能量接收部件接收液体内由压力变化产生的运动，且将此运动转换成电流、气压、水压或诸如上述定义的。

所述能量接收部件通过改变所述腔室内的压力使得所述腔室的体积变化，且这种体积变化驱动所述能量接收部件。

所述能量接收部件例如可以包括位于气缸内的活塞。所述活塞可以与将机械运动转换成电流的单元连接。典型地，所述活塞将驱动位于线圈内的固定磁体，使得可以在线圈内来回地驱动固定磁体且产生电流。控制单元可以调节和操纵来自该线圈的电流。

可选择地，所述活塞可以与将机械运动转换成液压的单元连接，例如液压泵。

所述供应系统包括至少一个控制阀，所述控制阀用于将氢气和氧气连续地供给到所述无液体腔，且所述点火系统包括与所述至少一个控制阀配合的、用于连续点火的单元。

所述腔室可以连接到具有阀的出口，该阀用于排出氢气和氧气的燃烧期间形成的水。

在液体填充部分和无液体部分之间可以安置弹性膜片。所述膜片例如可以减少蒸汽产生且将隔开气体和液体。