BRPI0814032B1

BRPI0814032B1 - dispositivo e método para produzir hidrogênio e oxigênio

Info

Publication number: BRPI0814032B1
Application number: BRPI0814032A
Authority: BR
Inventors: l coyle Edward; W Evans John
Original assignee: Evaco Llc
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2018-10-09
Also published as: BRPI0814032A2; MX2010000254A; AU2008275202A1; RU2600372C2; EP2167422A1; CA2692746C; CN101784472B; WO2009009496A1; BRPI0814032A8; IN2015DN02673A; JP5372927B2; RU2010104010A; RU2011134388A; CN101784472A; KR20100051650A; US20090038958A1; JP5730843B2; JP2013049630A; CA2692746A1; CN103172022B

Description

(54) Título: DISPOSITIVO E MÉTODO PARA PRODUZIR HIDROGÊNIO E OXIGÊNIO (51) lnt.CI.: C01B 3/04; C01B 13/02; H05H 1/00; B01J 19/08 (30) Prioridade Unionista: 06/07/2007 US 60/929.643 (73) Titular(es): EVACO, LLC (72) Inventor(es): JOHN W. EVANS; EDWARD L. COYLE (85) Data do Início da Fase Nacional: 06/01/2010

1/29 “DISPOSITIVO E MÉTODO PARA PRODUZIR HIDROGÊNIO E OXIGÊNIO”

Reivindicação de prioridade [001 ]O presente pedido de patente reivindica prioridade para o pedido de patente provisório dos Estados Unidos No. 60/929.643 depositado em 6 de julho de

2007, cujos conteúdos estão aqui incorporados pela referência.

Campo da invenção [002]A presente invenção diz respeito, em um aspecto, a um dispositivo para gerar um campo de plasma volumétrico para dissociar água em hidrogênio elementar e água. Em um outro aspecto, a invenção diz respeito a métodos de dissociar água para produzir hidrogênio elementar e água. Ainda em outro aspecto, a invenção diz respeito a produção de energia a partir do hidrogênio gerado no campo de plasma.

Antecedentes [003]Durante a década passada hidrogênio ganhou força significativa como uma fonte de energia. Por algum tempo, hidrogênio prometeu ser uma excelente fonte para uma fonte de energia sem poluição, renovável futura. O óleo usado para produzir energia e para o transporte é progressivamente custoso. Os Estados Unidos, por exemplo, pagam centenas de bilhões de dólares para óleo estrangeiro importado a cada ano.

[004]O hidrogênio é indolor, inodoro, sem gosto e não tóxico, o que o torna diferente de cada outro combustível comumente usado hoje. Hidrogênio é o combustível preferido para usar células de combustível de energia, onde as únicas emissões são água e algum calor. Similarmente, quando hidrogênio é queimado em um motor de combustão interna, as únicas emissões criadas são água e calor. Adicionalmente, hidrogênio é um combustível desejável para usar para substituir combustíveis a base de hidrocarboneto em grandes fábricas que geram energia elétrica, bem como na maioria dos outros sistemas de energia a base de hidrocarboneto.

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2/29 [005]Hidrogênio é um elemento, e é o elemento mais abundante no universo. Hidrogênio está presente na água e é encontrado nesta e outras formas em todas as coisas vivas. Ele também é o elemento mais simples, mais leve, tendo somente um próton e um elétron. Embora hidrogênio esteja todo em volta de nós, ele é raramente encontrado na sua forma de flutuação livre ou elementar. Ele combina com outros elementos para fazer coisas comuns, tais como água, açúcares, hidrocarbonetos e carboidratos.

[006]Aproximadamente 95 % do hidrogênio elementar é atualmente produzido pelo “reforma de vapor” de gás natural em refinarias. Infelizmente, o processo de reforma de vapor usa combustíveis de fóssil não renovável e produz poluição contendo altas emissões de carbono. Desta forma, é desejável, como um objetivo a longo prazo para desenvolvimento econômico e produção de energia limpa, produzir hidrogênio a partir de fontes de energia renováveis, tais como energia eólica ou solar, biomassa (vida de planta), e mesmo de água.

[007]Duas destas três fontes de energia renováveis mais desejáveis para produção de hidrogênio são biomassa e água. Nenhuma das duas é muito eficiente no uso dos processos atualmente conhecidos, que têm baixas taxas de produção e baixos rendimentos em volume de hidrogênio.

[008]Biomassa (isto é, material de planta) é uma fonte de energia renovável e usa um processo orgânico que claramente produz hidrogênio em um método ambientalmente amigável. A maioria dos Estados Unidos tem fontes de biomassa abundantes, incluindo resíduo de plantas de beterraba, fábricas de lata, etanol e plantas que produzem biodiesel. Projetos de demonstração de faixa longa são os que mostram que os métodos de biomassa orgânicos (o uso de enzimas, catalisadores, fermentação, e algas) podem ser usados, renovavelmente, no futuro para produzir hidrogênio. Resíduos ricos em açúcar produzem a maior parte do hidrogênio, e acredita-se que as fábricas de escala de produção de estágio precoce serão capaPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 19/54

3/29 zes de produzir volumes limitados de hidrogênio em cinco a dez anos.

[009]Água pode ser usada para produzir hidrogênio utilizando o processo de “eletrólise”. Na eletrólise, hidrogênio é produzido passando uma corrente elétrica através da água para causar dissociação de hidrogênio e oxigênio. Entretanto, este processo requer quantidades substanciais de eletricidade, e no uso das fontes mais comuns de eletricidade (isto é, queima de carvão, óleo ou gás) pelo menos alguma poluição é criada. Se a eletricidade for fornecida por energia eólica ou solar, o hidrogênio é essencialmente produzido sem criar poluição. Infelizmente, não há uma grande abundância de eletricidade eólica ou solar, então a principal fonte de energia elétrica disponível para fazer hidrogênio é principalmente combustíveis fósseis com emissões a base de carbono. É um objetivo do governo e indústria encontrar um sistema de geração de menos poluição eficiente e método para produzir grandes volumes de hidrogênio e energia relacionada a hidrogênio.

[010]Métodos de produção de hidrogênio atuais limitam qualquer uso significativo de hidrogênio como uma fonte de energia devido ao alto custo e capacidade limitada para a produção de hidrogênio. Não há suficiente capacidade de produção de hidrogênio ou sistemas de distribuição para competir com o uso de carvão, óleo combustível, óleo diesel, gasolina e gás natural como fontes de energia. A tecnologia é prontamente disponível para converter plantas elétricas, unidades de calor e fábricas industriais para queimar hidrogênio em vez de combustíveis fósseis, mas a disponibilidade limitada de hidrogênio severamente limita qualquer tal desenvolvimento a despeito da conveniência para o ambiente e reduzir a dependência de energia do país de óleo.

[011]Também percebe-se que muitos problemas de transporte, incluindo poluição significativa produzida a partir de veículos, podem ser reduzidos ou eliminados se uma resposta for encontrada para melhorar a eficiência e volumes de produção de hidrogênio com menor custo. Também é possível converter os motores de

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4/29 combustão interna de hoje para usar combustível de hidrogênio, como é comumente feito para veículos de energia de propano e gás natural. Entretanto, o acesso conveniente ao hidrogênio é um fator limitante significativo. Também pensou-se que a mistura de hidrogênio com combustíveis fósseis também fosse uma etapa seguinte precoce em virtude de ela não requerer sistemas de distribuição independentes. A adição de hidrogênio ao combustível fóssil pode aumentar o desempenho e diminuir a poluição. Entretanto, mesmo que uma única etapa seja bloqueada de ir em frente devido às capacidades limitadas e alto custo e riscos, de produzir e distribuir hidrogênio.

[012]Em termos de capacidade, reporta-se que a quantidade de hidrogênio atualmente produzida nos Estados Unidos cada ano é suficiente somente para abastecer aproximadamente 1 milhão de veículos abastecidos por hidrogênio por cerca de três dias. Mesmo se um volume suficiente de hidrogênio puder ser produzida, o transporte e distribuição de hidrogênio também podem limitar seu uso. Hidrogênio, depois que é produzido, deve ser comprimido como um gás ou resfriado para um líquido (-253 °C) e armazenado em cilindros pesados, então transportados para o ponto de uso. A compressão, armazenamento e transporte de hidrogênio essencialmente criam um custo, um perigo à segurança e uma compressão logarítma no sistema de distribuição na tentativa de mover grandes volumes para o ponto final de uso. Com as tecnologias atualmente disponível, e à medida que o uso de hidrogênio aumenta, a infraestrutura, produção e sistemas de distribuição precisarão ser drasticamente aumentados. Alternativamente, novas tecnologias devem ser descobertas tanto para significativamente aumentar a produção eficiente de hidrogênio quanto para simplificar os métodos de distribuição para hidrogênio.

[013]Custo é um fator significativo que limita o uso de qualquer processo de hidrogênio e especialmente energia renovável a base de geração de hidrogênio. Agora custa muitas vezes mais fazer hidrogênio a partir de fontes de energia renoPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 21/54

5/29 váveis que produzir hidrogênio a partir de combustível fóssil. E, custa muitas vezes mais (em uma base de energia) fazer hidrogênio a partir de combustíveis fósseis. É evidente que o custo de fazer hidrogênio pode somente girar para cima, no futuro, (uma vez que é comparado aos combustíveis fósseis) à medida que a indústria tenta melhorar os efeitos produzindo hidrogênio a partir de fontes de energia renováveis. É um propósito principal do aparato e métodos da presente invenção reduzir o custo e a poluição gerados na produção de hidrogênio e energia relacionada a hidrogênio, comparado tanto a fontes de energia fósseis quanto renováveis.

[014]Desta maneira, seria desejável ter um aparato e método para produzir hidrogênio eficiente e economicamente, e ter a capacidade de produzir hidrogênio próximo ao ponto de uso do hidrogênio. Também é desejável ter um aparato e método para fornecer uma fonte de energia relacionada a hidrogênio.

Sumário da invenção [015]A presente invenção diz respeito a um aparato e método para a produção de hidrogênio pela dissociação de água, e para a produção de energia a partir do hidrogênio dissociado. A presente invenção usa um gerador de plasma capaz de produzir um alto calor e alta zona de plasma de energia. O gerador de plasma pode ser usado para o local de dissociação de água nos gases elementares para fornecer uma fonte pronta de hidrogênio. O gerador de plasma também pode ser usado para produzir energia relacionada a hidrogênio. Utilizando um ambiente de plasma (isto é, quarto estado da matéria), energia livre ligada pode ser liberada da molécula de água. Sabe-se que a dissociação de água acontece em alta temperatura de acordo com o equilíbrio:

2H2O θ 2H2 + O2 [016]A energia livre de Gibbs padrão de formação de água (g) é -228,61 kj/mol, indicando que energia deve ser a entrada para 0 sistema efetuar a dissociação. Isto também indica que quanto maior a temperatura, mais completa a dissociaPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 22/54

6/29 ção, e menos H2O residual remanescente.

[017]No aparato e método da presente invenção, a dissociação de água ocorre em uma temperatura muito alta (tipicamente em excesso de 9000 °C), e em uma atmosfera que é um quarto estado da matéria, isto é, um plasma. Por causa da única natureza deste arco de plasma de alta temperatura no nível de energia da molécula pode ser transformado para um novo estado de energia. O produto resultante do arco de plasma compreende uma grande quantidade de hidrogênio elementar e oxigênio resultante da dissociação de uma porcentagem muito grande da água introduzida no arco de plasma. O hidrogênio e oxigênio resultantes existem em uma energia livre resultante de formação. Além do hidrogênio e oxigênio elementar, qualquer material usado para ajudar no carreamento do alimento para 0 arco, tais como vapor de água ou gases inertes, também está contido na corrente do produto. Preferivelmente, os materiais usados para ajudar no carreamento do alimento para 0 arco permite que 0 hidrogênio seja usado como um combustível sem processamento adicional.

[018]Em uma modalidade preferida da presente invenção, 0 método e aparato usam um combustível à base de hidrogênio (tal como água) para produzir hidrogênio elementar e energia em um ambiente que permite que as reações da dissociação ocorram em milisegundos. Também, em uma modalidade preferida, eletricidade é usada para estabelecer um reator padrão livre volumétrico. O benefício completo do aparato e método permite um alto resultado do alimento com relação à energia elétrica consumida no processo. O rendimento da rede é um ganho na energia de saída (com base em J (BTU)) devido à liberação de energia trancada na molécula de água.

[019]O aparato da presente invenção geralmente compreende um ou mais catodos, preferivelmente um catodo, e um ou mais anodos. Em uma modalidade, 0 aparato compreende um catodo e três anodos dispostos em um padrão circular

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7/29 igualmente espaçado em torno do catodo. Os anodos são espaçados do catodo em uma distância para permitir a formação de um campo de condução colunar entre o catodo e os anodos. Meios são fornecidos para fornecer fluxo de uma solução de resfriamento através dos eletrodos do catodo e anodo, e os colares em volta do catodo e anodo(s), durante a operação do dispositivo.

[020]O eletrodo do catodo é tipicamente um corpo cilíndrico com uma porção superior que é geralmente cônica na forma e uma ponta condutora. O catodo é rodeado por um colar que cria uma primeira passagem de gás para o catodo, e uma segunda passagem externa para vapor de água.

[021 ]Na operação, uma corrente elétrica é passada entre o catodo e o anodo(s) para gerar um alto calor, alta energia magneticamente induzida por campo de contenção para eficientemente reduzir água a hidrogênio elementar e gás oxigênio. Um gás, preferivelmente um gás inerte, tal como argônio, é distribuído para a ponta do catodo através da primeira passagem formada no colar do catodo como um gás de escudo para a ponta condutora, que é preferivelmente uma ponta de tungstênio. O gás se torna altamente ionizado e forma um plasma colunar. Vapor de água é alimentado através da segunda passagem no colar e é empurrado no campo de contenção na área do plasma que é mais alta na temperatura (tipicamente 11.093,33 °C a 22.204,44 °C (20.000 °F a 40.000 °F)). A água é dissociada em hidrogênio elementar e oxigênio.

[022]O hidrogênio resultante pode ser usado para produzir energia relacionada a hidrogênio para o propósito de energia ou como um estoque de alimentação química. Também é um objetivo da presente invenção reduzir a produção que limita os problemas, e os altos custos, relacionados à produção tradicional de hidrogênio, da forma discutida anteriormente. Também é um objetivo da presente invenção drasticamente reduzir o uso de quaisquer combustíveis fósseis queimados para criar a energia elétrica necessária para produzir o hidrogênio no aparato da presente invenPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 24/54

8/29 ção. É um objetivo adicional do aparato e método da presente invenção criar uma chama de hidrogênio (gases de hidrogênio inflamados) que é capaz de produzir calor suficiente para operar todas as formas de sistemas de energia tradicionais, tais como geração elétrica, e fornos (isto é; de pequenas unidades nas casas das famílias até grandes sistemas industriais), bem como a maioria dos outros dispositivos que operam nos outros tipos de combustíveis. É ainda um objetivo adicional da invenção alcançar todos os benefícios de gerar calor, da forma detalhada anteriormente, em um custo de operação menor que fóssil, ou outro, combustíveis a base de carbono e essencialmente eliminar todas as emissões a base de carbono conectadas à geração de energia.

[023]Um outro objetivo do aparato e método da presente invenção é permitir a produção de hidrogênio e geração de energia relacionada a hidrogênio no ponto de uso, na demanda, e eliminar a necessidade de compressão e transporte de hidrogênio por meio de um sistema de distribuição. Se desejado, entretanto, o hidrogênio produzido pelo aparato e método da presente invenção pode ser comprimido e armazenado para transporte, eficientemente em grandes volumes em um baixo custo.

[024]Os objetivos e benefícios descritos anteriormente são todos alcançados por um único aparato e método que estabelece um campo de energia de calor extremamente alto de contenção em que é formado pelo menos um único ponto de sucção que cria uma entrada no campo de alta energia de contenção. O aparato da invenção passa vapor de água medido que age em um volume de ar, ou um gás inerte (isto é; Argônio), diretamente no campo de alta energia de contenção através do único ponto de sucção de entrada. O vapor de água é instantaneamente dissociada (em poucos milisegundos) nos seus gases elementares hidrogênio e oxigênio. Subsequentemente, os gases elementares separados podem ser passados para fora do campo de energia de alto calor onde os gases podem ser queimados como

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9/29 um combustível, criando calor para trabalho (ou energia). Alternativamente, os gases podem ser separados e armazenados para fazer trabalho futuro (ou para a produção de energia), ou comercializados como uma mercadoria para vários usos.

[025]Embora sem ficar preso à nenhuma teoria ou explicação particular com relação ao mecanismo pelo qual o aparato e método da presente invenção podem ser usados para produzir energia, os inventores realizaram teste operacional e quantitativo que leva-se a acreditar que as eficiêncais ganhas na operação do gerador de plasma de alta energia podem ser o resultado de um processo único e, até agora desconhecido, simplificado relacionado à estrutura e método de operação da invenção. Os inventores acreditam que a evidência é forte que a estrutura da invenção pode bem ser um aparato novo, mais eficientes e altamente simplificados que podem produzir uma única forma de átomos de hidrogênio dimensionalmente reduzidos (um átomo tendo uma órbita de elétron menor) chamados “Hidrinos”. A existência de hidrinos, e os novos campos da ciência relacionados, somente recentemente foi explorada por meio do desenvolvimento de uma tecnologia alternativa e nova de catalisador aquecido de plasma. Até a descoberta da presente invenção, Hidrinos somente foram gerados pela tecnologia alternativa com seu aparato complicado que requer catalisadores de maneira a fazer com que os Hidrinos se formem. No geral, o processo catalítico de criar um Hidrino é baseado na utilização de um catalisador de potássio para causar a formação de uma forma dimensionalmente reduzida de hidrogênio do átomo de hidrogênio de tamanho normal. Hidrogênio normalmente existe no ambiente em um estado de “estado de solo” (que é o estado do átomo de menor nível de energia em circunstâncias normais). Em mecânica quântica (QM) é chamado o estado N=l. Normalmente os estados de energia permitidos de um átomo se ajustam a valores inteiros de 1,2, 3, 4, e assim em diante (isto é, a significância da palavra “Quantum”). Simplesmente entendido; quanto maior o número, maior o estado de energia. Quando um átomo de hidrogênio que esteve em um maior estado

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10/29 (também chamado um estado “excitado”) subsequentemente cai para um estado inferior, em que seu tamanho dimensional é reduzido (a órbita do elétron se move para o centro do átomo), então a energia é liberada. Isto normalmente ocorre como um fóton de luz, e as emissões dos espectros de linha observadas dos átomos correspondem a estas transições de estado.

[026]Conforme sabe-se atualmente, os espectros de linha ultravioleta do sol, que são principalmente compostos de hidrogênio, não são completamente explicados pela mecânica quântica clássica. Entretanto, o espectro de UV do sol pode ser explicado usando os entendimentos do novo campo de hidrinos, que propõe que existem estados quânticos fracionais de 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, e assim em diante. Estas energias de transição ajustam o espectro UV do sol. Em virtude de os átomos do sub-quantum serem não radioativos, a nova tecnologia e campo de hidrinos pode fornecer uma explicação para “matéria escura” que mantém as galáxias juntas pela gravidade e não voando separadas como as velocidades rotacionais altas de muitas das galáxias. Atualmente, acredita-se que todos os processos que produzem Hidrinos utilizam processos térmicos catalíticos complicados que são aquecidos e reagem externamente com os plasmas que acionam suas reações. Observa-se que eles tipicamente usam um potássio básico como o catalisador. Entretanto, a operação destes processos catalíticos mostrou que a energia liberada nas transições de “estado sub-solo” não é apenas teórica e os resultados são maiores que qualquer reação de energia de base química conhecida (especialmente nos combustíveis com base de carbono). A energia liberada não é tão grande quanto a nuclear, mas é de longe maior que a criação de energia liberada por reação química. É uma categoria toda si.

[027]No método e processo da presente invenção descobriu-se, durante o teste, que a reação de energia básica parece ser a mesma que a reação reportada no novo campo de hidrinos derivados de catalisador. Entretanto, não há necessidaPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 27/54

11/29 de que nenhum catalisador seja usado no aparato e processo da presente invenção de maneira a formar o que parece ser átomos de hidrogênio em um “estado subsolo”, isto é Hidrinos, e liberar grandes quantidades de energia. Com a descoberta do único aparato, método e processo para dissociar água em gases elementares de hidrogênio e oxigênio, os inventores da presente invenção realizaram inúmeros testes e agora acreditam ter gerado confirmação adicional que a formação de Hidrinos é possível e pode ser replicada no campo de contenção de plasma de alta energia criado usando o aparato da presente invenção. Entretanto, diferente do processo catalítico, a mudança do estado de hidrogênio normal para um estado sub-solo é um resultado extremamente eficiente da única capacidade do aparato de colocar o vapor de água diretamente dentro do plasma na zona de reação de alta energia.

[028]lsto é ainda confirmado pelos níveis de saída de energia positiva observados e registrados, que são completamente detalhados na tabela 2 a seguir e mostrados como gráficos nas figuras 3 e 4. Os resultados vêm como uma surpresa durante o teste precoce do aparato quando foi observado que a energia liberada foi além do modelo que foi matematicamente projetado da forma mostrada na Tabela 1 abaixo. Os inventores acreditam que existem dois níveis de liberação de energia durante a dissociação da água em gases elementares, e combustão. Existe o típico calor de combustão do gás de hidrogênio elementar, e existe a energia adicional liberada como um resultado da formação dos hidrinos do “estado sub-solo”. O resultado final é que todo o processo que libera energia de hidrogênio é energia extremamente positiva com testes que indicam que pode ser pelo menos +200 % (ou mais), acima da energia consumida para sustentar toda a operação do campo de geração de plasma de alta energia.

[029]Da forma indicada anteriormente, na operação do aparato da presente invenção, vapor de água entra no campo de geração de plasma de alta energia e é imediatamente submetido tanto ao campo magnético extremamente poderoso que o

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12/29 rodeia quanto a trilhões de elétrons livres excitados que passam através do campo de contenção gerado no plasma. O campo magnético completamente contém o vapor de água nele, e o vapor aprisionado é então submetido à corrente de elétrons, também sendo ao mesmo tempo acelerado a velocidades extremamente altas. Pode-se imaginar as moléculas de vapor de água sendo literalmente despedaçadas pelo que pensa-se ser uma tempestade de elétron, que é essencialmente uma “névoa” tornádica densa de trilhões de elétrons livres, que bombardeiam e despedaçam as moléculas de água. À medida que os elétrons e o campo magnético intenso funcionam mediante as moléculas de vapor de água, os átomos de hidrogênio e oxigênio dissociam e Hidrinos são formados, à medida que as órbitas dos elétrons dos átomos de hidrogênio são colapsadas a partir de um nível “normal” para um menor nível de órbita “fracional”. À medida que isso ocorre, e da forma descrita anteriormente, existe uma liberação de energia significativa pela mudança de cada órbita do elétron de átomos de hidrogênio de “normal” para “fracional”, e adicionalmente existe energia liberada da combustão normal do gás hidrogênio. Além do mais, o átomo de hidrino continuamente tenta alcançar o equilíbrio, em uma reação que pode parecer ser movimento perpétuo, mas não é.

[030]No campo de gerador de plasma de energia, à medida que a energia é liberada dos átomos de hidrogênio, e à medida que suas órbitas de elétron normais colapsam em órbitas fracionais, os elétrons giram próximo do centro do átomo e o átomo cai para um estado energético inferior, à medida que abandona energia. Então, subsequentemente, na cadeia de reações, a energia “perdida” eventualmente retorna para o ambiente como calor de nível baixo depois que os gases de exaustão do gerador de plasma reagem com elementos dos raios solares que chegam na atmosfera da terra. Nesta reação, o gerador de plasma venta ar úmido, carregado com hidrogênio do “estado sub-solo” residual (hidrinos), no ambiente onde fótons do sol são absorvidos e retornam para as órbitas do elétron de hidrogênio de “fracional”

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13/29 para “normal” em cujo ponto o átomo de hidrogênio alcança o equilíbrio. Passando através deste processo e ganhando o fóton do sol, o átomo de hidrogênio, desta forma, retorna de seu “estado sub-solo” de energia inferior não natural para seu “estado de solo” normal e retorna para um nível de energia mínimo típico. Muito interessantemente, a energia cedida na reação de campo de geração de alta energia de plasma não é perdida. A energia é ganhada novamente, não da terra, mas do sol. Todo o processo é alcançado somente com a necessidade de fornecer vapor de água no campo de geração de plasma, nenhuma necessidade de nenhum catalisador, e uma menor quantidade de eletricidade, comparado à energia gerada. Todo o processo é de energia positiva, em proporções maiores, e ambientalmente limpo.

[031]Desta maneira, é um objetivo da presente invenção fornecer um aparato e método usando um calor alto, campo de energia alto, para eficientemente dissociar água a hidrogênio elementar e gases oxigênio. É ainda um objetivo adicional da presente invenção fornecer uma fonte de energia relacionada a hidrogênio. Outros objetivos e vantagens da presente invenção serão evidentes para os versados na tecnologia com base na seguinte descrição detalhada da invenção.

Descrição detalhada dos desenhos [032]Figura 1 mostra uma modalidade do aparato da presente invenção usando um único catodo e um único anodo para produzir um calor alto, gerador de plasma de alta energia para dissociar água para produzir hidrogênio elementar e oxigênio.

[033]Figura 2 mostra uma segunda modalidade do aparato da presente invenção para produzir um calor alto, gerador de plasma de alta energia para dissociar água para produzir hidrogênio elementar e oxigênio.

[034]Figura 3 é um gráfico que mostra o fluxo de calor em função do tempo no arco de plasma e resultado de uma modalidade do aparato.

[035]Figura 4 é um gráfico que mostra o fluxo de calor em função do tempo

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14/29 no arco de plasma e resultado de uma modalidade do aparato.

Descrição detalhada da invenção [036]A presente invenção diz respeito, em um aspecto, a um aparato e método para produzir eficientemente hidrogênio elementar a partir de um hidrogênio contendo material, preferivelmente um material líquido, tal como pela dissociação de água. O aparato produz uma alta temperatura, alta descarga de plasma de energia, formando um campo de contenção. Uma fonte de hidrogênio, tal como vapor de água, é introduzida na coluna de plasma. As moléculas de água são dissociadas em hidrogênio e oxigênio elementar. O hidrogênio pode ser usado para produzir energia, ou pode ser coletado e armazenado para uso como um combustível, tal como um combustível em motor de combustão interna.

[037]Referindo-se à figura 1, um diagrama de uma modalidade de um calor alto e gerador de plasma de alta energia (1) da presente invenção é mostrado. O gerador de plasma (1) é construído para operar usando energia elétrica e incorpora um ou mais eletrodos do anodo (2) e seus colares rodeando (não mostrado), e um ou mais eletrodos do catodo (3) e seus colares rodeando (24) aos quais fornecimento elétrico é conectado. Em uma modalidade preferida da invenção, o aparato inclui um eletrodo do catodo e três anodos dispostos em um padrão circular em torno do catodo.

[038]Da forma mostrada na figura 1, o eletrodo do anodo (2) e eletrodo do catodo (3) preferivelmente incluem uma porção cilíndrica e uma região de ponta cônica. Em uma modalidade preferida, os corpos e porções cônicas do eletrodo do anodo (2) e o eletrodo do catodo (3) são compostos de um material não condutor, tal como um material cerâmico de alta temperatura. Se um material condutor for usado, ele deve ser isolado de qualquer caminho elétrico. O eletrodo do anodo e eletrodo do catodo incluem pontas (14, 27) que conduzem eletricidade. As pontas podem ser feitas de qualquer material típico para uso nas pontas de sonda elétrica ou equipaPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 31/54

15/29 mento que gera plasma comercial. Em modalidades preferidas, o eletrodo do anodo e eletrodo do catodo são compostos de tungstênio de alta condutividade. A ponta do catodo é conectada à fonte de eletricidade por um fio ou outros meios de conexão através do centro do eletrodo. Prefere-se que a eletricidade seja distribuída para a ponta sem viajar através de nenhum conector tipo parafuso.

[039]Quando energizado, um campo elétrico é gerado passando entre a ponta (14) do eletrodo do catodo (3) e a ponta (27) de um ou mais eletrodos do anodo (2). A eletricidade é fornecida para o anodo e catodo em uma voltagem e corrente suficientes para produzir a coluna de condução de alta energia (o campo de geração de plasma) discutido em detalhe a seguir. Em uma modalidade da invenção, eletricidade é fornecida em uma voltagem de cerca de 40 a 60 V e uma corrente de cerca de 100 a 130 A.

[040]À medida que o arco elétrico é estabelecido, uma coluna de campo de condução circular magneticamente induzida forte é formada e um campo de retenção de energia alta (5) é gerado. O campo de contenção de energia alta apresenta tanto um campo elétrico altamente carregado quanto um campo magnético alto variável. O efeito dos campos elétrico e magnético é o movimento rápido dos elétrons e calor alto forma uma barreira de energia alta que age para conter materiais ou gases impurrados dentro da coluna. Circuitos de resfriamento são fornecidos tanto para o eletrodo do catodo (3) quanto para o eletrodo do anodo (2), bem como para o colar do catodo (24) e o colar do anodo (não mostrado). O tubo de entrada de resfriamento da ponta do catodo (16) e tubo de saída de resfriamento da ponta do catodo (17) fornecem um caminho para o fluxo de uma solução de resfriamento através da porção interior do eletrodo do catodo (3) para resfriar a ponta do eletrodo. Similarmente, o tubo de entrada de resfriamento do anodo (8) e o tubo de saída de resfriamento do anodo (9) fornecem um caminho para o fluxo de solução de resfriamento através da porção interior do eletrodo do anodo (2). Adicionalmente, o colar do catodo (24) é

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16/29 resfriado pela solução de resfriamento que flui através da porta de entrada da solução de resfriamento (25), e através da porta de saída da solução de resfriamento (26).

[041]Qualquer fluido apropriado pode ser usado para fornecer resfriamento para o catodo e o anodo. Preferivelmente, uma solução de resfriamento não aquosa é usada como um meio de resfriamento, tal como, por exemplo, uma combinação não aquosa de propileno glicol e etileno glicol. Em uma modalidade particularmente preferida, a solução não aquosa de resfriamento compreende cerca de 70% em peso de propileno glicol e cerca de 30% em peso de etileno glicol, com aditivos apropriados conforme necessário. O uso de uma solução de resfriamento não aquosa estabelece um benefício único para a operação do aparato da invenção. O maior ponto de ebulição da solução de resfriamento sem água (198,89 °C (390 °F)) permite maior transferência de calor nos fluxos de calor alto que ocorrem no ponto de corrente “terminus” no eletrodo, e evita quaisquer pontos de calor gerados nos colares do catodo e anodo, que elimina qualquer “cintilação” do vapor de água no canal de alimentação (11) do colar do catodo. Desta forma, qualquer chance de reversão da alimentação de vapor de água é totalmente eliminada. Esta característica única permite que a capacidade da presente invenção coloque água fria de baixa pressão no campo de geração de plasma da presente invenção, oposto à necessidade de usar vapor de alta pressão.

[042]O eletrodo do catodo é rodeado por um colar do catodo (24) que é preferivelmente construído como uma única unidade, mas pode ser constituído de múltiplos pedaços, se desejado. O colar do catodo inclui uma primeira parede (28) e uma segunda parede (29). A primeira parede (28) do colar do catodo tem linhas paralelas às do eletrodo do catodo para criar um primeiro caminho de fluxo (13). O colar do catodo (24) também contém canais adicionais entre a primeira parede (28) e a segunda parede (29) para formar um segundo caminho de fluxo (11). Um abasteciPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 33/54

17/29 mento de água é conectado a um vaporizador de água (12) que injeta vapor de água através da linha (15) para o segundo caminho de fluxo (11) contido no corpo do colar rodeando o eletrodo do catodo (3). O segundo caminho de fluxo (11) direciona o vapor de água diretamente na zona de reação do plasma (5). O primeiro caminho de fluxo (13) é conectado a um abastecimento de gás inerte, preferivelmente um abastecimento de argônio. O primeiro caminho de fluxo (13) carrega e distribui o gás inerte para proteger a área da ponta (14) do catodo (3) do ar ambiente e oxigênio. Os eletrodos do anodo são rodeados por um colar do anodo (não mostrado) que tem um projeto similar ao colar do catodo.

[043]Na operação, quando energia elétrica é abastecido no gerador de plasma de alta energia (1) uma descarga elétrica altamente energizada é criada que passa entre o eletrodo do catodo (3) e um ou mais eletrodos do anodo (2). O campo magnético do arco elétrico cria um campo de contenção de alta energia (5) que restringe intrinsecamente e em volta para formar uma seção de forma aproximadamente cônica na área (B).

[044]Aproximadamente no mesmo tempo que o arco elétrico é acionado, um gás inerte, preferivelmente argônio, é distribuído para a área da ponta do catodo (14) por meio do primeiro caminho de fluxo (13). Em uma modalidade da invenção, o argônio é distribuído em uma vazão de cerca de 0,2265 m³ a 0,2831 m³ (8 a 10 pés cúbicos padrão) por segundo. Similarmente, a área da ponta do eletrodo do anodo também é alimentada no gás de argônio protegido através de canais internos no colar do anodo (não mostrado). O gás inerte alimentado através do colar do catodo é retirado da área do campo de contenção de contração (B) e entra em volta da área que se tornará o ponto mais quente do plasma; a “bolha” de plasma (22). Neste ponto, o gás inerte se torna altamente ionizado formando um plasma. O plasma passa ascendentemente através do campo de contração em velocidade extremamente alta. Desta mesma maneira, vapor de água, gerado no gerador de vapor de água (12),

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18/29 é passado através do segundo caminho de fluxo (11) para a área da ponta do catodo (14) e é retirado e empurrado no campo de contenção (5) na área de contração (Β). A quantidade de água alimentada para o campo de contenção depende do tamanho da unidade. Na modalidade usada para os testes descritos a seguir e mostrados nas figuras 3-4, a taxa de alimentação de vapor de água foi cerca de 0,0002075 kg/min (0,2075 gramas/minutos).

[045]O vapor de água é imediatamente exposto ao calor mais alto do campo de contenção, entre 11.093,33 °C a 22.204,44 °C (20.000 °F a 40.000 °F) em volta da bolha de plasma (22) na base da coluna.

[046]As moléculas de vapor de água são dissociadas em milisegundos nos gases elementares, hidrogênio (19) e oxigênio (20). Os gases, que permanecem dissociados devido ao calor extremo na área de geração de reação e em volta dela (18), então passam através do campo de contenção de energia (5) em uma taxa alta de velocidade. Gases são mantidos no campo pela parede de contenção magnética rodeando o campo (5). À medida que os gases (19) e (20) passam através do campo de contenção eles continuamente caem na temperatura depois que eles passam fora do final do campo (5) na extremidade adjacente à área ambiente (C).

[047]É neste ponto que um evento crítico, e único, ocorre que é o resultado final do método e aparato da presente invenção. À medida que os dois gases (19) e (20) passam através do resfriador, as condições ambientes de (C), caindo rapidamente na temperatura, eles resfriam para um nível de temperatura em que o nível de temperatura ainda é suficientemente alto suficiente que a mistura de gás não reformará em água (tipicamente acima de 1.648,89 ^SC (3000 °F)), entretanto, é em um nível de temperatura crítico em que a ignição ocorrerá (21) (tipicamente abaixo de 3.871,11 ^SC (7000 °F)) e altos níveis de energia (23) são liberados para fazer trabalho. Teste e estudos por outros sugerem que os gases hidrogênio e oxigênio permanecem elementares em temperaturas entre 1.648,89 ^SC e 5.537,78 ^SC (3000 °F e

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10.000 °F) e que os gases podem ser separados, retirados e armazenados antes da combustão.

[048]Referindo-se agora à figura 2, uma modalidade de um sistema que é estruturado para operar usando a única tecnologia da presente invenção é mostrada. O sistema mostrado na figura 2 é uma das muitas possíveis construções de um calor alto, hidrogênio de alta energia, e energia relacionada a hidrogênio, gerando unidade de contenção (31) da presente invenção. A parede (41) da unidade de contenção (31) é constituída de material sólido, tipicamente de metal. Preferivelmente, a unidade de contenção é não condutora. A unidade de contenção pode ser feita de um cobre, latão, alumínio ou cerâmica não condutor ou isolado. A unidade de contenção (31) é um cilindro oco, encapado em uma extremidade, que é construído para operar com qualquer uma das várias unidades de fornecimento de fonte de alta energia bem ajustadas (32), tal como um laser de alta energia, um transmissor de onda de rádio de alta frequência, um gerador de microondas, ou um eletroímã de alta energia, etc. Esta configuração mostra duas unidades de fornecimento de alta energia, entretanto pode ser alternativamente construída com apenas uma unidade de fornecimento de alta energia, ou um arranjo de qualquer número de múltiplas unidades de fonte de alta energia. Existem inúmeras fontes de energia disponíveis para usar para as unidades de fornecimento de alta energia. A fonte de energia deve ser capaz de gerar um nível de calor máximo de cerca de 11.093,33 ^SC a 22.204,44 ^SC (20.000 °F a 40.000 °F) na área de reação de geração de hidrogênio (33) através do processo que forma um vaso de elétrons e prótons altamente excitados.

[049]A área de reação de geração de hidrogênio (33) é criada por um calor alto e campo de alta energia (34) estabelecido na unidade de contenção (31) na parede cilíndrica (41) e através da unidade de contenção de alta energia (31). A unidade de contenção é rodeada por uma jaqueta de resfriamento (35) tipicamente com uma entrada baixa (36), e uma saída superior (37). Vários meios de resfriamento

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20/29 podem ser empregados para resfriamento. Devido ao calor alto gerado na unidade de contenção (31), o meio de resfriamento é preferivelmente uma solução de resfriamento não aquosa, com aditivos apropriados.

[050]Para a introdução de um estoque de alimento a base de água para ser convertido no hidrogênio e oxigênio, uma fonte de água externa fornece água líquida para um vaporizador de água (38). O vaporizador de água distribui vapor de água, preferivelmente a temperatura ambiente, por meio de um tubo de distribuição de vapor de água (39) que se estende diretamente na área de reação de geração de hidrogênio (33). Alternativamente, água aquecida ou vapor pode ser alimentada na área de reação. Na extremidade do tubo de distribuição de vapor de água é um bico de saída de vapor (40) que descarrega o vapor de água diretamente na área de geração de hidrogênio (33). A parede cilíndrica (41)da unidade de contenção (31) pode ser selada por uma tampa (42) na extremidade do tubo de vapor de água (39) da unidade de contenção (31). A tampa da extremidade (42) também pode ser ajustada com um ou mais orifícios (43) para a indução modulada de ar ambiente na unidade de contenção (31). Adicionalmente, orifícios modulados, similares aos orifícios de placa da extremidade (43), também podem ser ajustados com conduítes através dos quais gás inerte modulado (isto é; argônio) pode ser introduzido na unidade de contenção (31).

[051 ]Na operação, a unidade(s) de fornecimento de alta energia (32) gera um campo de energia que passa através da parede (41) na unidade de contenção (31). Os campos de alta energia criam um ambiente de temperatura em uma faixa de cerca de 11.093,33 ^SC a 22.204,44 ^SC (20.000 °F a 40.000 °F) em uma área crítica da unidade de contenção (31). A alta energia, campos de alta temperatura (34) fluem através do interior da unidade de contenção (31) para a área de extremidade aberta em (A). Os campos de energia (4) se acumulam na linha central da unidade de contenção (31) e no ponto mais próximo a temperatura mais alta (entre cerca de

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11.093,33 ^SC a 22.204,44 ^SC (20.000 °F a 40.000 °F) discutidos anteriormente) é alcançada que forma a área de geração de reação de hidrogênio (33). De maneira a proteger a unidade de contenção (31) do dano, as jaquetas de resfriamento (35) são colocadas contra a parede (41) através da qual a solução de resfriamento (preferivelmente formulações não aquosas) passam por dentro e por fora, através de portas de solução de resfriamento (36) e (37). Água de abastecimento é conectada à entrada de um vaporizador de água (38) que converte a água a um vapor e passa o vapor através do tubo de vapor de água (39) e libera da porta de saída de vapor de água (40) diretamente no calor extremamente alto da área de geração de hidrogênio (33). O vapor de água (moléculas de água) é instantaneamente reduzido e separado nos seus gases elementares; hidrogênio (44), e oxigênio (45). Os gases, que permanecem separados devido ao calor extremo no campo energético (34), passam através da unidade de contenção (31) diminuindo a temperatura, e então passam fora da extremidade na área ambiente (A) onde eles rapidamente continuam a cair mais na temperatura devido à exposição às condições ambientes.

[052]É neste ponto que um evento crítico e único ocorre que é o resultado final do método, e aparato, da presente invenção. À medida que os dois gases (44) e (45) passam através do resfriador as condições ambientes de (A), caindo na temperatura, eles alcançam um nível de temperatura em que o nível de temperatura ainda é muito alto e os dois gases não reformarão na água (da forma descrita anteriormente com relação à figura 1), entretanto, é em um nível de temperatura crítico em que a ignição ocorrerá (A-l). Neste ponto ocorre a combustão (46) e altos níveis de energia são liberados para fazer trabalho (47).

[053]A Tabela 1 é uma tabela de cálculos matemáticos, com base na operação de um teste de bancada construído pelos inventores da presente invenção, que quantifica o ganho de energia potencial (energia de rede ganha), com base em J (BTU). Os resultados dos cálculos indicam que na operação do arco de plasma em

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22/29 uma suposta energia em nível de 18.000 kj (5 Kwh), processando ao mesmo tempo H2O, 0 resultado de rede poderia ser um ganho de energia. Especificamente, os resultados mostram que, com base em J (BTU), a energia consumida deve ser 1.296.946,24 kj (1.228.320 BTlfs), e a energia produzida na forma de hidrogênio deve ser 3.990.358,69 kj (3.779.214 BTlfs). O ganho de rede real ainda não foi completamente quantificado na hora do cálculo, mas é discutido ainda a seguir e nas figuras 3 e 4. Entretanto, os resultados deste estudo e cálculo iniciais foram fortemente positivos. Mesmo dobrando a energia consumida ou partindo igualmente a energia produzida, da forma indicada nos tremamente positivo.

[054] Em consideração:

* 1,00 galão de água =

3,77 litros (3,77 kg) ou 8,3 libras * 18,00 é a massa atômica de H2O * 1 mol de átomos de O = 6,024x1o²³ ’ 2 mols de átomo de H = 2x6,024x10²³ * 16,00 é a massa atômica de oxigênio * 2,00 é a massa atômica de hidrogênio 3770 g /18 = 209 Mols /galão de H_ZO libra de gás hidrogênio =190 pés cúbicos * Oxigénio= 209 Moís O = 3350 gramas 209.00 Mols * 22.4 litros/Mol =

4.631.6 litros deO

4681.60 litros * 0 035 pé cúbico de =

163 pé cúbico de O /galão de HjO 163 00 pé cúbico de O /galão de HjO * 319.00 Btu’s por pé cúbico de gás H

319 Btu /pécúbcodegãsH * 327.72 pé cúbico de gás

104542.60 Btu’s H / galão cte H₂O

104542.60 Btu /galão de rto/ 3412 Kw = 30.64 Kw cálculos, ainda tecerão um resultado ex* 1 libra de gás hidrogênio = 61.000 Btu‘s * 1 força cavalo = 2544 B!u’s ’ 0,213 é o custo de pé cúbico padrão de H na indústria ¹ 1 Grama = 0.001 kg ‘ 527 Kilojoules/kg = 226,5 Btu's i fb

3412 Btu‘s por kw

Assumir que 1 grama de H líquido =

1,27 pé cúbico de gás H pé cúbíoD= 28.31 litros 1 mol de gás = 22.4 litros 1 litro = 0,035 pé cúbico *Hidrogênio= 418 Mols H =418 gramas 418.00 Mols ’ 22.4 liters = 9363.2 litros de h

9363.20 litros de H * 035 pé cúbico 327.72 pé cúbico de H /galão de H₂O

H t galão de H_ZO = 104,542.6 H Btu l galão de H_ZO /gatão de HíO= 41.00 força cavalo / galão de HjO

Tabela 1

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Assumir:

Energia consumida

Consumo de energia de arco (a ser confirmado)

15UÜ.UU Amps 240,00 Volts 360000.00 Watts 360.00 Kw

360 Kw‘3412 Btu/ Kw/' Hr

1228320.00 Btu*s consumidos / hora

Água convertida

5,ÕÕ libras por minuto de taxa de alimentação de H2O = 300,00 libras por hora de H2O 300.00 Ibs H₂O / 8.3 Ibs / gal =

36.15 Gaíão / hora =

36.15 Gal/H ’ 104542 Btu/gal =

3779214.99 Btu/hora produzido

Estes cálculos podem ter erros e garantem exame minucioso e confirmação, entretanto, as figuras aqui apresentadas estimulam mais investigação no processo de hidrogênio evAco, uma vez que parece oferecer um ganho positivo de Btu’s produzidos sobre Btu’s consumidos.

Notas:

* Indica que os parâmetros para cálculos foram modificados

Calor de combustão não incluído

Calor exotérmico de recombi nação depois da combustão não incluído

60-80 % da energia elétrica usada pelo arco provavelmente permanece com os gases de saída como energia térmica

Tabela 1, continuação

Sumário de testes de uma modalidade do aparato [055]O trabalho foi feito em aparato construído de acordo com a presente invenção, e o equipamento produzido é referido daqui em diante como um reator de gás ionizado (“IGR”). Durante os testes usando o IGR, houve novas descobertas sobre os ganhos no potencial de energia e uma explicação adicional da fonte da energia gerada no IGR (com base em J/h (BTU/h)). Adicionalmente, um gabarito para os parâmetros de teste, variáveis e resultados foi construído em uma planilha para ajudar na interpretação dos dados obtidos experimentalmente. No final, um formato de equilíbrio de energia preciso foi construído para quantificar todos os resultados

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24/29 de teste de IGR. Subsequentemente, corridas de teste foram realizadas para estabelecer o seguinte:

(a) Calibrar as fontes de entrada de energia e saída de energia para possibilitar um equilíbrio de energia;

(b) Determinar a geração exata de energia, no IGR, com água injetada no campo de geração de energia; e (c) Determinar se água enriquecida com água pesada (Deutério) mostraria um aumento na geração de energia para incluir ou excluir qualquer inter-reação de hidrogênio e deutério.

[056]De maneira a calibrar as fontes de energia de entrada e saída, um Gabarito de equilíbrio térmico foi desenvolvido, que leva em consideração:

(i) Entrada de energia elétrica para o IGR (que sustenta o campo do reator);

(ii) Aquecer os eletrodos através de circuitos de resfriamento não aquosos;

(iii) Ar quente na corrente de ar exaurido do sistema IGR delimitado;

(iv) Calor através do calor de convecção das paredes delimitadas, ao ambiente;

(v) Calor latente de evaporação de injeção de água;

(vi) Umidade de ar no sistema e a variação de calor específico; e (vii) Energia de calor no sistema IGR delimitado do ar ambiente;

[057]Os testes foram realizados usando um aparato do tipo mostrado na figura 1. Algumas das dimensões do aparato usado no teste foram como se segue. A montagem do corpo do catodo compreendendo o eletrodo do catodo (3) e o colar do catodo (24) teve um diâmetro de 7,62 cm (3 polegadas) na porção do corpo cilíndrico da montagem do catodo e um cônico de 60 graus na porção cônica da parte superior da montagem do catodo. A porção cônica superior teve um comprimento de 3,81 cm (1,5 polegada). O diâmetro da face da montagem do corpo do catodo na extremidade da ponta (14) foi 3,175 cm (1,25 polegada). O eletrodo do catodo e o

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25/29 eletrodo do anodo cada um tiveram diâmetros de 1,27 cm (0,5 polegada). O primeiro caminho de fluxo (13) é cerca de 0,04572 cm (0,018 polegada) de largura e o segundo caminho de fluxo (11) é cerca de 0,3556 cm (0,14 polegada) de largura. A ponta do eletrodo do catodo se estendeu cerca de 0,15875 cm (0,0625 polegada) da face da montagem do corpo do catodo na extremidade da ponta (14). A distância entre o eletrodo do catodo e o eletrodo do anodo durante o início foi cerca de 1,27 cm (0,5 polegada) e foi aumentada para cerca de 2,54 cm (1,0 polegada) depois que o dispositivo foi corrido. O aparato foi corrido em cerca de 5 kW de energia. Entende-se que dispositivos maiores podem ser construídos para uso em maiores energias usando as técnicas e exemplos aqui fornecidos.

[058] A Tabela 2 mostra os parâmetros e resultados de operação obtidos durante os testes realizados para obter os resultados mostrados nas figuras 3 e 4. O sistema IGR foi construído para fornecer uma alimentação contínua de água para o IGR. Para começar, este sistema foi corrido com gás argônio injetado no campo de geração e, depois que o equilíbrio foi atingido, vapor de água foi introduzido no IGR. Os resultados são mostrados na figura 3 como um gráfico produzido a partir do gabarito de equilíbrio térmico.

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Corrida “H da câmara selada	02/01/00
Catodo de gás protegido com argônio	Í0 10 SCFH
Anodo de gás protegido com argônio	3 8 SCFH
Umidade	44 44 %
Temperatura Ambiente	57 F
Pressão de resfriamento	80 PSi
Fluxo de resfriamento	1.74 G/Min
Taxa de alimentação de água total	8_3 Grams
02075 G/Mir
Taxa de alimentação de “D total 0.0000 Grams Gr Min

Tempo VOLTS AM PS WATTS (minuto)

Ar na câmara no Huxo

Tempera- Tempera- Temperatura Temperatura tura do ar tura do ar da âgua de da água de interno externo resfriamento resfriamento interna externa

1	47	125	5375	33	54	54	65	65
n £	46	125	5750	40	54	110	68	71
3	<16	125	5750	44	54	100	71	74
4	47	126	5922	44	54	190	74	79
5	46	125	5750	44	54	210	80	83
6	47	125	5875	44	54	214	81	34
7	46	125	5750	44	54	2ia	82	35
8	46	125	5750	44	54	220	83	86
9	46	126	5796	44	55	223	33	86
10	46	126	5796	43	55	225	84	80
11	46	126	5796	43	55	225	84	89
12	46	125	5750	43	55	227	85	39
13	46	(25	5750	43	55	230	85	90
14	46	(25	5750	43	55	231	36	91
15	46	126	5796	43	55	232	86	92
16	46	126	5796	43	55	233	87	94
17	46	125	5750	43	55	234	aa	94
ia	46	125	5750	44	55	235	89	34
19	46	125	5750	44	55	237	90	34
20	46	126	5796	44	55	239	90	94
21	46	125	5750	44	55	238	90	95
22	46	125	5750	44	55	238	91	95

Arco ligado

Tabela 2

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Tempo VOLTS AMPS WATTS Arnaeâmara Temperatura do mil no fluxo-5GFM ar interno

Temperatura da Temperatura da

Temperatura do ar água de água de externo resfriamento resfriamento interna externa

930

940

359

400

23	4S	125	5753	44	65	237		01	90
24	40	125	575D	44	65	230		91	90
25	45	125	5625	43	60	230		92	90
26	45	125	5625	43	60	230		92	97
27	45	125	5625	43	61	230		93	97
23	44	125	5S0D	43	61	230		93	97
29	44	125	5500	44	61	234		93	97
30	45	125	5625	44	62	235		94	00
31	45	125	5625	44	62	235		94	00
32	40	125	5750	44	62	230		94	09
33	40	126	5790	44	62	230		94	09
34	40	126	5790	44	62	230		95	09
35	40	126	5790	44	62	230		95	09
36	40	126	5790	44	63	230		90	09
37	46	126	5790	44	es	23S		97	1DQ
33	45	126	5670	44	es	237		97	1DQ
39	46	126	5790	44	es	237		97	1DQ
40	46	126	5790	44	es	237		90	1DQ
41	46	125	5750	44	es	237		90	1DQ
42	46	125	5750	44	64	237		90	1DQ
43	46	125	5750	44	64	237		99	1DQ
44	46	125	5750	44	64	237		99	1DQ
45	46	126	5790	44	64	237		99	101
43	46	126	5796	43	64	237		99	101
47	46	126	5796	43	64	237		99	101
4$	46	125	5750	43	64	239		99	101
49	46	125	5750	44	64	239		99	101
50	46	125	5750	44	64	239		99	101
51	46	126	5796	44	64	240		99	102 H2Q em
52	50	127	6350	44	64	259		100	102
53	50	127	6350	44	64	255		100	102
54	50	126	6250	44	65	25?		100	103
56	49	127	6223	44	65	259		100	103
5«	49	126	6174	45	65	259		100	103
57	49	127	6223	45	65	259		100	103
59	49	126	6174	46	65	259		100	103
59	49	126	6125	46	65	260		101	103
60	50	126	6300	46	65	261		101	103
61	50	126	6250	46	65	262		101	103
62	49	126	61 74	46	65	260		101	103
63	49	126	6125	46	65	263		101	1 04-
64	50	125	6250	46	65	26Ξ		101	jq4. Temperatura ambiente
65	50	125	6250	46	S5	260	101		104 ventilador de exaustão ligai
66	49	125	6125	46	65	255	101		104
67	50	125	6250	46	65	250	101		104
69	50	125	6250	45	64	247	ict		105
69	49	126	6174	45	64	245	102		105
70	49	126	6174	45	64	245	103		W5
71	49	125	6125	46	64	246	103		!05 Ar ambiente
72	50	126	6300	46	64	24β	103		105 Ventilador de exaustão
73	50	126	6300	4S	64	252	104		105 deslisado
74	49	126	6174	45	64	255	104		tas
75	50	126	6300	46	64	257	104		f05
76	50	126	6300	46	64	259	104		105
77	50	126	6300	45	64	260	104		105
70	49	126	6174	45	64	259	104		105
79	49	126	6174	45	63	260	104		105
00	49	126	6174	45	63	260	104		105
81	49	126	6174	45	63	261	104		105
02	49	126	6174	45	63	262	104		105
03	49	125	6125	45	64	262	104		105
34	49	125	6125	45	64	261	104		105
35	49	125	6125	45	64	260	104		105
36	49	126	6174	45	64	260	104		105
87	49	126	6174	45	64	262	104		105
33	49	f25	6125	45	64	262	104		105
39	49	126	6174	45	64	262	104		105
90	49	126	6174	45	64	262	104		105
91	46	126	5736	45	64	261	104		105 HjOtíesigado

arcos desfigado

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Corrida muito estável

Nenhum sinal visível de desgaste no eletrodo

Alimentação de vapor consistente e controlada usando ο IV Bag e nebuiizador

Alimentação de vapor é limitada a 0^2 g/minuto como uma função da redução do fluxo de alimentação para o tubo de cobre de ID 3/16

Os nebulizadores expulsaram cerca de duas ve2es o volume de vapor sem a restrição

Tabela 2, continuação [059]O sistema alcançou equilíbrio estabilizado (em cujo ponto nem a entrada de calor, nem a saída de calor aumentam na temperatura durante um dado período de tempo) depois de aproximadamente 30 minutos. Neste ponto, vapor de água foi então introduzido no plasma do IGR. A energia de entrada foi então aumentada muito ligeiramente (devido às mudanças nas propriedades operacionais no reator). Então, nesta hora, a saída de energia (em J/h (BTU/h)) mudou substancialmente para a positiva, de maneira tal que um aumento de rede de 2.428,50 m J/h (2,3 m BTU/h), sobre toda energia requerida para sustentar a reação, foi gerado pelo IGR.

[060]Subsequentemente, e de acordo com um teste de confirmação, a temperatura ambiente foi diminuída ativando o sistema de ventilação ambiente. O ar ambiente em excesso resfriou o ar de entrada para o anexo, e abaixou o ar interno do anexo, e o ar exaurido, alterando o equilíbrio térmico estabilizado. Depois da quantificação, e registro, de exatamente quanto as temperaturas de entrada, e exaustão, do reator diminuíram, o sistema de ventilação ambiente foi desligado. O equilíbrio estabilizado no reator foi restaurado, e o ganho de energia J/h (BTU/h) de rede de 2.428,50 m J/h (2,3 m BTU/h) retornou. Os resultados observados deste teste de confirmação são mostrados na figura 4, que ilustra este evento.

[061]Uma corrida adicional foi feita onde água comum foi primeiramente injetada no IGR. Ela foi então substituída por uma água de injeção de “água pesada” enriquecida (Deutério) em uma razão de 1: 50 Deutério/Água. Os resultados desta corrida são mostrados na figura 5. Depois que o equilíbrio estabilizado foi alcançado (em 42 minutos), água foi introduzida, e houve um ganho de geração de rede de

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29/29 energia no IGR, que então, uma vez alcançado, alcançou o equilíbrio estabilizado depois de cerca de 35 minutos. Neste ponto, a água pesada enriquecida com água comum (em uma razão de; 1 :50 Deutério para Água) foi então injetada no reator sem nenhum ganho adicional substancial na energia gerada observada.

[062]Próximo ao final da corrida, a amperagem para o IGR foi manualmente aumentada. Os resultados mostram que houve um aumento na entrada e saída para o sistema, mas não houve nenhuma diferença na geração de rede de energia no IGR.

[063]Em conclusão, os resultados alcançados durante este grupo de testes de quantificação claramente suportam a única descoberta que o uso do aparato da presente invenção e o processo para a dissociação de água em hidrogênio e oxigênio, produz ganhos de energia positivos (com base em J/h (BTU/h)), acima da energia requerida (consumida) para sustentar a reação IGR. E, surpreendentemente, a energia observada ganha foi em excesso do ganho de energia matematicamente previsto (da forma calculada) na Tabela 1, acima.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo para produzir hidrogênio e oxigênio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

(a) uma montagem de catodo compreendendo um eletrodo do catodo tendo uma ponta de catodo e um colar do eletrodo rodeando o eletrodo do catodo formando uma primeira passagem de fluxo e uma segunda passagem de fluxo, o colar do eletrodo tendo uma primeira parede definindo uma primeira passagem de fluxo entre a primeira parede e o eletrodo de catodo configurado para fornecer um gás inerte na ponta do catodo para formar um campo de plasma de alta energia, e a segunda passagem de fluxo tendo uma segunda parede e formada entre a primeira parede e a segunda parede e configurada para fornecer água e/ou vapor de água dentro do campo de plasma de alta energia adjacente à ponta do cátodo, onde a ponta do catodo se estende além da extremidade da primeira e segunda paredes; e (b) pelo menos uma montagem de anodo compreendendo um eletrodo do anodo e um colar do eletrodo rodeando o eletrodo do anodo e formando pelo menos uma passagem de fluxo.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o eletrodo do catodo compreende uma porção do corpo cilíndrico e uma porção do nariz cônico tendo uma ponta condutora.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a porção do corpo cilíndrico e a porção do nariz cônico são compostas de um de uma cerâmica de alta temperatura ou um metal isolado e a ponta é composta de tungstênio.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende meios para resfriar internamente o eletrodo do catodo e o eletrodo do anodo usando uma solução de resfriamento líquida.
5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo faPetição 870180056352, de 29/06/2018, pág. 47/54

2/3 to de que a solução de resfriamento é uma solução de resfriamento não aquosa.
6. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende um gerador de vapor de água.
7. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma pluralidade de eletrodos do anodo é disposta equidistantemente da montagem do catodo.
8. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os colares de eletrodo são compostos de um material de cobre, latão ou cerâmica.
9. Método para produzir hidrogênio e oxigênio, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende as etapas de:

(a) fornecer uma montagem de catodo e pelo menos uma montagem de anodo conforme definida na reivindicação 1;

(b) abastecer energia elétrica ao eletrodo do catodo para criar um fluxo de eletricidade entre o eletrodo do catodo e a pelo menos um eletrodo do anodo para criar um campo de contenção elétrico induzido magneticamente;

(c) fornecer um fluxo de um gás inerte através da primeira passagem de fluxo no campo de contenção elétrico para formar um plasma próximo da ponta do eletrodo do catodo;

(d) fornecer um fluxo de vapor de água através da segunda passagem de fluxo no campo de contenção elétrico e no plasma próximo da ponta do eletrodo do catodo para produzir hidrogênio e oxigênio elementares.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que o gás inerte é argônio.
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o argônio é fornecido em uma vazão entre 8-10 pés cúbicos padrão por hora por eletrodo.

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12. Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o vapor de água é fornecido usando um gerador de vapor de água.
13. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende as etapas de:

(e) inflamar o hidrogênio e oxigênio elementares à medida que ele sai do campo de contenção elétrico para liberar energia a partir do hidrogênio elementar.
14. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de:

(e) separar, coletar e armazenar o hidrogênio e oxigênio elementares produzidos no campo de contenção elétrico.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente compreende a etapa de:

(f) usar a energia produzida pelo hidrogênio e oxigênio elementares para gerar eletricidade.

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