Электрохимический преобразователь тепловой энергии в электрическую

(51) 01 14/00 (2006.01) 01 31/0224 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат достигается преобразованием тепловой энергии в электрическую с применением графитовых электродов, но в отличие от известного, в качестве электролита используют щелочной раствор полисульфида щелочных металлов (например,раствор полисульфида натрия в растворе гидроксида натрия). Электроды погружают в раствор, содержащий полисульфид натрия. Верхнее и нижнее электродные пространства электролизера имеют разные температуры. При температуре раствора в верхней термостатируемой части электролизера, равной 90 С, т.е. при разности температуры 70 С величина ЭДС между графитовыми электродами достигает 199 мВ. При этом средняя величина коэффициента преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 2,84 мВ/град.(76) Баешов Абдуали Баешова Ажар Коспановна Баешова Салтанат Абдуалиевна(54) ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ(57) Изобретение относится к области термоэлектричества,в частности,к непосредственному преобразованию тепловой энергии в электрическую, электрохимическим методом. Задачей изобретения является преобразование тепловой энергии в электрическую и удешевление процесса путем применения доступных реагентов. Техническим результатом является преобразование тепловой энергии в электрическую с более высоким коэффициентом термоЭДС. Изобретение относится к области термоэлектричества,в частности,к непосредственному преобразованию тепловой энергии в электрическую электрохимическим методом. Всемирно известный ученый Т. Зеебек 200 лет назад установил, что если спаять концы двух проволочек из разных металлов и затем один из спаев нагреть, а другой охладить, то по цепи протекает ток. Это явление было предпосылкой создания способа прямого превращения тепловой энергии в электрическую на основе термоэлектрических процессов. На основании анализа указанных явлений разработан способ преобразования тепловой энергии в электрическую /Попов М.М. Термометрия и калориметрия // Изд. Московского университета,1954/. Сущность способа заключается в том, что для получения электродвижущей силы (ЭДС) составляют электрическую цепь из разных проводников, так называемых термоэлектродов концы которых с одной стороны спаяны и сварены между собой. При нагревании этого спая между другими концами,находящимися в условиях комнатной температуры,возникает ЭДС. Величина ее зависит от материала термоэлектрода и от температуры спая. При применении самых лучших термопар платина-константан, ЭДС, возникающая между термоэлектродами (а), не превышает 0,034 мВ/град. В этой связи данный известный способ практически не применяется для получения электроэнергии от тепловой энергии. Этот способ в основном широко применяется для измерения температуры выбранной среды до 3000 С путем определения ЭДС системы. Также известен электрохимический способ преобразования тепловой энергии в электрическую с применением железных электродов, погруженных в солянокислый раствор, содержащий двух- и трехвалентные ионы железа /Баешов А. и др. Инновационный патент 24923 от 23.02.11. Бюл. 11, 2011/. При возникновении разности температуры в электродных пространствах между железными электродами формируется ЭДС определенной величины. Основным недостатком вышеуказанного способа является то, что применяемая система не может служить невозобновляемым источником тока, так как при преобразовании тепловой энергии железные электроды растворяются с образованием хлорида железа, т.е. соляная кислота, использующаяся в качестве электролита, постоянно расходуется. Прототипом является способ преобразования тепловой энергии в электрическую с применением графитовых электродов /Баешов А. и др. Преобразователь тепловой энергии в электрическую,патент РК 24466 от 16.07.08. Бюл. 8. 2011/. По данному способу непосредственное преобразование тепловой энергии в электрическую осуществляется в электролизере, состоящем из нижнего и верхнего пространств,которые разделяются трубкой. Пространства заполняются электролитом,содержащим окислительно-восстановительные системы, в качестве термоэлектродов используются графитовые электроды, которые располагаются в разных частях электролизера. При изменении температуры в верхнем пространстве электролизера между графитовыми электродами возникает электродвижущая сила, величина которой зависит от разности температур. При разности температур между электродами, равной 65 С, формируется ЭДС,составляющая 59 мВ,т.е. коэффициент преобразования 0,9 мВ/град. Основные недостатки известного прототипа следующиенизкий коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую, он не превышает 0,9 мВ/градприменение кислых растворов способствует коррозии металлической конструкции установкиприменяемые соединения железа являются относительно дорогостоящими. Задачей изобретения является преобразование тепловой энергии в электрическую и удешевление процесса путем применения доступных реагентов. Техническим результатом является преобразование тепловой энергии в электрическую с более высоким коэффициентом термоЭДС. Технический результат достигается преобразованием тепловой энергии в электрическую с применением графитовых электродов, но в отличие от известного, в качестве электролита используют щелочной раствор полисульфида щелочных металлов(например, раствор полисульфида натрия в растворе гидроксида натрия). Электроды погружают в раствор,содержащий полисульфид натрия. Верхнее и нижнее электродные пространства электролизера имеют разные температуры. Раствор, находящийся в верхнем электродном пространстве электролизера не перемешивается с раствором в нижнем электродном пространстве, т.е. имеет более высокую температуру и, соответственно,имеет меньшую удельную плотность. Изобретение иллюстрируется нижеследующим примером. Пример. Принципиальная схема электрохимической установки для преобразования тепловой энергии раствора в электрическую приведена на фиг.1. Электролизер в виде трубы (1),состоящий из верхней и нижней части, заполняют щелочным раствором полисульфида натрия (3). Раствор содержит 100 г/ли 5 г/л 2. В верхнюю и нижнюю части электролизера погружают графитовые электроды (2). Раствор в верхней части электролизера нагревают термостатом через водяную рубашку (4). Как показывают результаты исследований, с повышением температуры раствора в верхней части электролизера возрастает величина электродвижущей силы между нижним и верхним графитовыми электродами. Графитовый электрод, находящийся в растворе с высокой температурой имеет более отрицательный потенциал. Зависимость величины ЭДС между электродами от температуры раствора в верхней части электролизера приведена в таблице. Таблица Влияние температуры раствора в верхней части электролизера на величину ЭДС, возникающей между графитовыми электродами ( - 100 г/л 2 - 5 г/л 020 С). Как видно из таблицы, при температуре раствора в верхней термостатируемой части электролизера,равной 90 С, т.е. при разности температуры 70 С величина ЭДС между графитовыми электродами достигает 199 мВ. При этом средняя величина коэффициента преобразования тепловой энергии в электрическую составляет 2,84 мВ/град, т.е. в 3 раза больше, чем в прототипе. Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом 1. Повышается коэффициент преобразования тепловой энергии в электрическую, в прототипе эта величина составляет 0,9 мВ/град, т.е. по сравнению с прототипом коэффициент повышается более, чем в 3 раза. 2. Применение щелочных растворов замедляет процесс коррозии металлического корпуса и других металлических частей конструкции в промышленных условиях. 3. Основным реагентом в данном способе являются соединения серы, которой в нашей Республике достаточно много, она накоплена в виде отхода нефте и газодобывающей промышленности, и в этой связи с использованием серусодержащих соединений (в качестве исходного реагента) в процессе осуществления преобразования энергии не будет проблем. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Электрохимический преобразователь тепловой энергии в электрическую с применением графитовых электродов, состоящий из нижнего и верхнего электродных пространств, имеющих разные температуры и заполненных электролитом,содержащим окислительно-восстановительную систему, отличающийся тем, что в качестве электролита используют щелочной раствор полисульфида натрия.