超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法，在压强作用下氢气和水进入电离通道内，换能器将高频电振动转化为超声波，并通过变幅杆将超声波的振幅放大后传递到上软铁磁轭板，上软铁磁轭板下表面的水在超声作用下高速振荡生成水雾，氢气被氢气催化电离催化剂催化电离产生的正电荷与水雾形成水合氢离子，水合氢离子与氢气混合，产生空化气泡，空化气泡在超声的激励作用下产生冲击波效应。在永磁体形成的磁场以及上软铁磁轭板、下软铁磁轭板增强约束作用下，在上软铁磁轭板、下软铁磁轭板之间形成由上至下的自励磁场，大量聚集的正电荷通过冲压通道，在氢焰导电以及冲压通道内气体的压力推力作用下到达正电极板，实现发电。实现发电。实现发电。

【技术实现步骤摘要】
超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法


[0001]本专利技术涉及氢燃料磁流体发电
，具体是一种超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是实现氢能转化为电能与热能的关键载体，为提高氢燃料电池效率、简化电池结构，在涡旋式氢焰磁流体发电/喷气发动一体机及发电方法（CN 112983674A）这一专利中提供了一种将氢电化学反应置于磁场中高速旋转的装置。
[0003]虽然这种装置的效果对比目前的氢燃料电池其功率更高，且不依赖于质子交换膜的性能，但氢气电离依旧依靠铂催化剂，氢气电离率低与能量损失较大没有得到有效改善。
[0004]针对上述问题本专利技术提供了一种不同于传统氢燃料电池、涡旋式氢焰磁流体发电/喷气发动一体机且使氢电化学反应高效发生的超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种不同于传统氢燃料电池、涡旋式氢焰磁流体发电/喷气发动一体机且使氢电化学反应高效发生的超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案实现的：超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置，包括固定轴部、旋转部以及磁轭部；所述固定轴部包括一端为封闭结构且另外一端为敞口结构的固定空心轴；所述旋转部包括活动穿置于固定空心轴上且与固定空心轴绝缘配合的顶板，所述顶板上设置有至少三个冲压通道，每个冲压通道从上至下斜向下延伸，且每个冲压通道的延伸方向沿着环向位于同一方向上，所述顶板内部沿水平方向朝向所有冲压通道开设有环形启动通道，所述环形启动通道的中心能够与固定空心轴内部相连通，且环形启动通道的外围能够与每个冲压通道相连通，所有冲压通道的内缘朝向固定空心轴斜向下围设有弧形盘，且弧形盘是采用导电材料制成的，所述弧形盘的中部与固定空心轴绝缘转动配合；所述磁轭部包括设于弧形盘内部且与弧形盘具有间距的呈环状的上软铁磁轭板，所述上软铁磁轭板的中心与固定空心轴导电固定连接，所述上软铁磁轭板的上表面设置有至少一个双频超声雾化装置，所述双频超声雾化装置与顶板之间具有间距，所述上软铁磁轭板的外围沿环向固定设置有环形板，所述环形板与上软铁磁轭板绝缘固定连接，所述环形板的顶部与顶板下表面之间具有间距，所述上软铁磁轭板、环形板以及顶板共同围设形成电离通道，所述上软铁磁轭板下表面涂覆有氢气催化电离催化剂，所述电离通道的中心能够与固定空心轴内部相连通，且电离通道的外围能够与所有冲压通道相连通，所述上软铁磁轭板的中部下表面设置有呈环状的永磁体，永磁体的N极朝上、S极朝下，所述永磁体的本体中心与固定空心轴绝缘固定连接，所述永磁体的本体与上软铁磁轭板和弧形盘之间均
具有间距，所述弧形盘的下方设置有呈环状的下软铁磁轭板，所述下软铁磁轭板的板体延伸方向与上软铁磁轭板相适配，所述下软铁磁轭板的中心与固定空心轴绝缘固定连接，所述下软铁磁轭板的外围延伸至所有冲压通道外围，且所述下软铁磁轭板的外围上表面设置有呈环状的正电极板，所述正电极板的下表面与下软铁磁轭板之间绝缘配合，所述正电极板的上表面与顶板之间具有间距，所述正电极板沿环向开设有多个排气通道，所述正电极板的内缘与所有冲压通道之间具有间距。
[0007]作为本专利技术所述发电装置技术方案的进一步改进，位于顶板下部的所有冲压通道从进气端至出气端的通道截面积逐渐变大。
[0008]作为本专利技术所述发电装置技术方案的进一步改进，所述双频超声雾化装置包括换能器以及与换能器相连接的变幅杆。
[0009]作为本专利技术所述发电装置技术方案的进一步改进，所述下软铁磁轭板的中心与固定空心轴之间具有收集口。
[0010]作为本专利技术所述发电装置技术方案的进一步改进，所述顶板的中心通过第一气密轴承与固定空心轴转动配合，所述弧形盘的中部通过第二气密轴承与固定空心轴转动配合。
[0011]作为本专利技术所述发电装置技术方案的进一步改进，靠近每个冲压通道的下部喷气口处的电离通道内设有挡板，所述挡板与弧形盘固定连接，且挡板的内缘与环形板间隙配合，所述挡板的顶部与顶板之间具有间距。
[0012]本专利技术进一步提供了一种超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电方法，包括以下步骤：㈠启动时，氢气通过固定空心轴的敞口端依次通过固定空心轴内腔、环形启动通道进入冲压通道内，空气通过冲压通道的顶部进风口进入冲压通道内，在外界人为供电下产生电火花，点燃冲压通道内的部分氢气，冲压通道的燃烧尾气从冲压通道的下部喷气口喷出，使得旋转部沿着固定空心轴旋转；㈡发电时，在压强作用下氢气通过固定空心轴的敞口端、内腔进入电离通道内，水通过固定空心轴的敞口端、内腔进入电离通道内，换能器将高频电振动转化为超声波，并通过变幅杆将超声波的振幅放大后传递到上软铁磁轭板，上软铁磁轭板下表面的水在超声作用下高速振荡生成水雾，氢气被氢气催化电离催化剂催化电离产生的正电荷与水雾形成水合氢离子，水合氢离子与氢气混合，产生空化气泡，空化气泡在超声的激励作用下产生冲击波效应，冲击波波前水分受到冲击波高压作用后冲破水分表面飞散雾化，进一步促进水氢混合雾化，且空化气泡在运动过程中会产生高温现象，局部极端高温可以诱使周围的氢气发生电离；氢气被氢气催化电离催化剂催化电离产生的电子进入上软铁磁轭板并传导至固定空心轴，带正电荷的水合氢离子在电离通道内水气的压力推力，以及旋转的离心力和磁场形成的洛伦兹力的共同作用下，大量聚集在电离通道外围并随着旋转部进行旋转运动，形成环形的运载电流；在下软铁磁轭板上施加负压，与电离通道内带正电荷的水合氢离子形成向下的电场；由右手定则可知，运载电流在水合氢离子聚集内部形成垂直于电离通道向下的磁场，在水合氢离子聚集外部形成垂直于电离通道向上的磁场；在永磁体形成的磁场以及上软铁磁
轭板、下软铁磁轭板增强约束作用下，在上软铁磁轭板、下软铁磁轭板之间的氢催化电离区域形成由上至下的自励磁场，大量聚集的正电荷通过冲压通道，在氢焰导电以及冲压通道内气体的压力推力作用下到达正电极板，实现发电。
[0013]本专利技术所述超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置及方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：1、双频超声激励进一步提升了电离通道的振动效果，使得冲击波效应更加剧烈，水与氢气混合雾化更加均匀细致；对氢气进行辅助电离，提升氢气的电离率与电离速率，降低铂催化剂的损耗。
[0014]2、电离后带正电荷的水合氢离子在负压的作用下，更容易贴近电离通道的下表面，且越靠近下表面，转速越高，即正电荷的转速越高，离心力越大，使其更容易形成正电荷的聚集。
[0015]3、水合氢离子在电离通道外侧聚集高速旋转产生运载电流，运载电流在靠近固定空心轴侧产生向下的磁场，永磁体产生远离固定空心轴侧的向下磁场，二者均在电离通道内的电离区域产生向下磁场，且上软铁磁轭板作为氢气催化电离催化剂载体对磁场强度加强效果明显，有益磁场损耗微小，可以简化装置所需外加磁场的结构。
[0016]4、单独设置环形启动通道供氢，环形启动通道与冲压通道直接连通，实现氢气燃烧反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置，其特征在于，包括固定轴部（1）、旋转部（2）以及磁轭部（4）；所述固定轴部（1）包括一端为封闭结构且另外一端为敞口结构的固定空心轴（101）；所述旋转部（2）包括活动穿置于固定空心轴（101）上且与固定空心轴（101）绝缘配合的顶板（201），所述顶板（201）上设置有至少三个冲压通道（203），每个冲压通道（203）从上至下斜向下延伸，且每个冲压通道（203）的延伸方向沿着环向位于同一方向上，所述顶板（201）内部沿水平方向朝向所有冲压通道（203）开设有环形启动通道（205），所述环形启动通道（205）的中心能够与固定空心轴（101）内部相连通，且环形启动通道（205）的外围能够与每个冲压通道（203）相连通，所有冲压通道（203）的内缘朝向固定空心轴（101）斜向下围设有弧形盘（204），且弧形盘（204）是采用导电材料制成的，所述弧形盘（204）的中部与固定空心轴（101）绝缘转动配合；所述磁轭部（4）包括设于弧形盘（204）内部且与弧形盘（204）具有间距的呈环状的上软铁磁轭板（401），所述上软铁磁轭板（401）的中心与固定空心轴（101）导电固定连接，所述上软铁磁轭板（401）的上表面设置有至少一个双频超声雾化装置（8），所述双频超声雾化装置（8）与顶板（201）之间具有间距，所述上软铁磁轭板（401）的外围沿环向固定设置有环形板（403），所述环形板（403）与上软铁磁轭板（401）绝缘固定连接，所述环形板（403）的顶部与顶板（201）下表面之间具有间距，所述上软铁磁轭板（401）、环形板（403）以及顶板（201）共同围设形成电离通道（5），所述上软铁磁轭板（401）下表面涂覆有氢气催化电离催化剂，所述电离通道（5）的中心能够与固定空心轴（101）内部相连通，且电离通道（5）的外围能够与所有冲压通道（203）相连通，所述上软铁磁轭板（401）的中部下表面设置有呈环状的永磁体（6），永磁体（6）的N极朝上、S极朝下，所述永磁体（6）的本体中心与固定空心轴（101）绝缘固定连接，所述永磁体（6）的本体与上软铁磁轭板（401）和弧形盘（204）之间均具有间距，所述弧形盘（204）的下方设置有呈环状的下软铁磁轭板（402），所述下软铁磁轭板（402）的板体延伸方向与上软铁磁轭板（401）相适配，所述下软铁磁轭板（402）的中心与固定空心轴（101）绝缘固定连接，所述下软铁磁轭板（402）的外围延伸至所有冲压通道（203）外围，且所述下软铁磁轭板（402）的外围上表面设置有呈环状的正电极板（7），所述正电极板（7）的下表面与下软铁磁轭板（402）之间绝缘配合，所述正电极板（7）的上表面与顶板（201）之间具有间距，所述正电极板（7）沿环向开设有多个排气通道（701），所述正电极板（7）的内缘与所有冲压通道（203）之间具有间距。2.根据权利要求1所述的超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置，其特征在于，位于顶板（201）下部的所有冲压通道（203）从进气端至出气端的通道截面积逐渐变大。3.根据权利要求1所述的超声辅助电离氢燃料高速旋转磁流体发电装置，其特征在于，所述双频超声雾化装置（8）包括换能器（801）以及...

【专利技术属性】
技术研发人员：马铁华，王明珠，武耀艳，张昆，陈昌鑫，姚博仁，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：