Устройство для получения атомарного водорода

1 Изобретение относится к электрическим способам получения водорода и может быть использовано в химической, нефтехимической,металлургической отраслях промышленности и в энергетике. Известно получение атомарного водорода при пропускании тихих электроразрядов через молекулярный водород под давлением 13,3-66,5 Па. В качестве источника атомарного водорода используют также вещества, отщепляющие при их облучении атомы водорода. Например, при облучении ультрафиолетовым светом йодистого водорода происходит реакция с образованием атомарного водорода(Гамбург Д.Ю., Семенов В.П., Дубовкин Н.Ф.,Смирнова Л.Н. Водород, свойства, получение,хранение, транспортирование, применение. - М.,Химия, 1989, с. 86). Данный процесс получения атомарного водорода характеризуется сложностью осуществления, так как требует создания разреженной атмосферы. Известно устройство для получения атомарного водорода, содержащее герметичный корпус, в котором размещена платиновая, палладиевая или вольфрамовая проволока. С помощью указанного устройства методом термической диссоциации получают атомарный водород из молекулярного водорода на платиновой,палладиевой или вольфрамовой проволоке, нагретой в атмосфере водорода при давлении менее 1,33 Па. Диссоциации водорода на атомы можно достигнуть и при использовании радиоактивных веществ. Термическая диссоциация водорода - это автокаталитическая реакция, протекающая по схеме Н 2+АН+Н+А где А - какая-либо частица, атом или молекула. Атомарный водород образуется также в результате сенсибилизированных реакций, реагенты которых при добавлении светопоглощающего вещества становятся чувствительными к излучению в спектральной области этого вещества. Известно устройство для получения атомарного водорода, содержащее реактор и ртутную кварцевую лампу. В водород или его смесь с другим газом, например с азотом или парами воды, вводят пары ртути и далее эту смесь подвергают облучению ртутной кварцевой лампой. В результате поглощения атомами ртути излучения, соответствующего резонансной линии 253710-8 см, в смеси образуются возбужденные атомы ртути Hgx(3P1), которые, взаимодействуя с молекулой водорода, расщепляют еe на атомы: 2 Данное устройство характеризуется сложностью, так как предусматривает наличие герметичного реактора и необходимость использования паров ртути, которые очень токсичны. Все известные устройства и процессы для получения атомарного водорода должны проводиться с использованием дорогостоящих компонентов, таких как платиновая или палладиевая проволока, в разреженной атмосфере, или с обязательным применением ультрафиолетового излучения с добавлением реагентов, или с использованием радиоактивных веществ или токсичных веществ. Задачей изобретения является разработка доступного и безопасного устройства для получения атомарного водорода. Технический результат изобретения - расширение арсенала средств для получения атомарного водорода, исключение использования реагентов и упрощение устройства - достигается тем, что устройство для получения атомарного водорода согласно изобретению содержит высоковольтный источник питания и электрод,который выполнен в виде иглы и подключен к высоковольтному источнику питания. Устройство содержит второй электрод, который заземлен. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема устройства с двумя электродами; на фиг. 2 - схема устройства с одним электродом. Устройство для получения атомарного водорода содержит высоковольтный источник питания 1 и электрод 2, который выполнен в виде иглы и подключен к высоковольтному источнику питания. При использовании устройства с одним электродом в виде иглы его подключают к однополярному высоковольтному источнику, например статическому генератору Ван-де-Граафа. Устройство в соответствии со вторым вариантом конструкции содержит высоковольтный источник питания 1 и два электрода, один из которых 2 выполнен в виде иглы и подключен к высоковольтному источнику питания, а второй электрод 3 заземлен. Атомарный водород получают следующим образом. Пример 1. Атомарный водород получают с помощью электрода 2 в виде иглы, подключенного к отрицательному полюсу высоковольтного источника питания 1, и электрода 3, который образован потоком воды, стекающей из заземленной емкости. На электрод 2 подают напряжение 10 кВ. При этом происходит выделение атомарного водорода в результате разложения воды. Процесс идет по следующей схеме:H2O=OH-+H+ Не-=Н Пример 2. Для получения атомарного водорода электрод 2 в виде иглы подключают к отрицатель 3 ному полюсу источника тока 1, другой электрод 3, выполненный из металла, заземляют. На электрод в виде иглы подают напряжение 3000 кВ. При подаче напряжения на указанный электрод происходит выделение атомарного водорода из воздуха. Пример 3. На электрод 2 подают напряжение 1500 кВ от высоковольтного источника питания 1, которым служит генератор Ван-де-Граафа. Процесс осуществляется при наличии только одного электрода 2. При этом происходит выделение атомарного водорода в результате разложения водородсодержащих соединений, находящихся в воздухе, в том числе паров воды. Потенциал электрода в виде иглы может быть как положительным (дефицит электронов) так и отрицательным (избыток электронов). Величина потенциала может быть постоянной или переменной. Факторами, приводящими к разложению воды и других водородсодержащих соединений и выделению атомарного водорода,являются высокая напряженность электрического поля вокруг острия иглы электрода 2; высокий градиент напряженности электрического поля у острия; насыщение электронами области вокруг острия вследствие их автоэлектронной эмиссии из материала иглы, или вследствие контактной передачи их молекулам воды, воздуха или частицам аэрозоля, окружающим иглу при соударении с острием при отрицательном потенциале иглы; обеднение этой области электронами вследствие аналогичных процессов при положительном ее потенциале. Процессами, происходящими в окружающей острие иглы среде, в частности, являются униполярная ионизация молекул и частиц аэрозолей; их поляризация и возникновение вследствие этого силы, действующей на них и приводящей их в движение; направленное движение частиц среды при обретении ими высоких энергий от действующих на них сил; разрыв и коагуляция частиц аэрозолей; диссоциация молекул на составляющие их части; активация химических реакций вследствие высокой энергии молекул при их столкновении; электромагнитное излучение ионов, движущихся с ускорением; электромагнитное излучение вследствие столкновения молекул. Полученный атомарный водород может быть использован для очистки газов, для восстановления различных химических компонентов, а также может быть направлен на хранение. Для хранения и стабилизации используют так называемый матрично-изолированный способ хранения свободных атомов водорода. Атомы водорода захватываются инертным твердым телом, находящимся при криогенной темпера 4 туре. Для этого атомный водород, полученный в газообразном состоянии, необходимо быстро сконденсировать и захватить вмораживанием в узлы или межузловые места криогенной инертной кристаллической решетки. Свободные атомы водорода можно также сохранять локальным методом, при котором диссоциация молекулы водорода происходит исключительно в заранее приготовленной матрице. Чтобы избежать рекомбинации атомного водорода, его необходимо стабилизировать. Стабилизация достигается при очень низких температурах (0,1-0,5 К) и очень сильных магнитных полях (5-10 Т), которые могут создаваться сверхпроводящими магнитами. При рекомбинации атомарного водорода по уравнению 2 НH2+22105 кДж/кг выделяется тепла в 17 раз больше, чем при сжигании молекулярного водорода по уравнению 4 2H2+О 22 Н 2 О+1,310 кДж/кг. Это открывает возможности использования атомарного водорода в качестве однокомпонентного горючего. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для получения атомарного водорода, отличающееся тем, что оно содержит высоковольтный источник питания и электрод,который выполнен в виде иглы и подключен к высоковольтному источнику питания. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем,что оно содержит второй электрод, который заземлен.