Способ и устройство для производства электрической энергии

005607 Настоящее изобретение относится к способу производства электрической энергии, и, в частности, к способу такого рода, какой описан в п.1 формулы изобретения. Для выработки электроэнергии с помощью мобильного блока, который в принципе можно использовать в любом месте, изобретение предлагает новый и простой способ с использованием ранее неизвестных технических средств. Способ согласно изобретению отличается тем, что природный кремний (Si) дробят или гранулируют, выкладывают в лоток на поверхность мембраны, образованной полупроницаемой непроводящей пластмассовой пленкой, и покрывают раствором электролита, образованного, например, смесью в следующей пропорции: 1 л безводной фосфорной кислоты (Н 3 РО 4), 0,25 г йода (J), 50 г безводной борной кислоты (В 2 О 3) и 15 г оксида титана (ТiO2), тогда как под мембраной на дне лотка находится низкоконцентрированный водный раствор, например фосфата калия, и угольный электрод, который образует электрический вывод, при этом лоток покрывают перфорированным или сетчатым пластинчатым элементом из электропроводящего материала, образующим другой электрический вывод; множество таких гальванических элементов в форме лотков размещают в стойке на расстоянии друг от друга так, чтобы отдельные гальванические элементы были электрически разделены; из этих гальванических элементов формируют батарею, соединяя параллельно отдельные гальванические элементы; верхние стороны гальванических элементов освещают импульсными лампами, установленными над соответствующими гальваническими элементами и апериодически включаемыми с помощью схем запуска, при этом включением импульсной лампы управляют посредством схемы сравнения и опорной цепи, так что включение соответствующих импульсных ламп определяется выходными напряжениями, создаваемыми соответствующими гальваническими элементами; выработанную электроэнергию предпочтительно преобразуют в тепловую энергию в электрическом водонагревателе, управляющий термостат которого предпочтительно образует часть схемы управления; а гальванические элементы, или, по меньшей мере, их содержимое из подготовленного кремниевого гранулята, заменяют по мере необходимости. Таким образом, с помощью простых средств осуществляется новый способ производства электроэнергии, в котором используется особая способность кремния вырабатывать электроэнергию при одновременном гальваническом/химическом разложении, инициированном действием света, т.е. подача светового импульса действует как катализатор для выработки электроэнергии в гальваническом/химическом процессе. Кроме того, изобретение относится к устройству для производства электрической энергии способом по п.1, т.е. с использованием полупроводниковых свойств кремния в гальваническом/химическом процессе, которое выполнено в виде шкафа, предпочтительно коробчатой формы, в который помещен штабель из гальванических элементов, каждый из которых содержит лоток из электроизолирующего материала, в котором слой из измельченного природного кремния, к которому добавлены фосфорная кислота,оксид титана, йод и безводная борная кислота, выложен на мембрану из полупроницаемой непроводящей пластмассовой пленки и покрыт перфорированным сетчатым пластинчатым элементом из электропроводящего материала, образующим электрический вывод этого гальванического элемента, выполненного в форме лотка; указанные гальванические элементы соединены параллельно для формирования батареи,при этом на дне лотков, под мембраной, находится водный раствор фосфата калия и помещен пластинчатый угольный электрод, образующий другой электрический вывод этих гальванических элементов; над соответствующими гальваническими элементами расположены импульсные лампы, апериодически включаемые с помощью схемы запуска, при этом включением импульсной лампы управляет схема сравнения с опорной цепью, так что включение соответствующих импульсных ламп определяется выходным напряжением, создаваемым соответствующими гальваническими элементами; указанное устройство также предпочтительно содержит электрический водонагреватель, на который подается выходное напряжение указанной батареи. Напряжение, вырабатываемое гальваническими элементами в результате гальванического/химического процесса, предпочтительно используется для приведения в действие электрического водонагревателя, который встроен в верхнюю часть того же шкафа, в котором установлен штабель гальванических элементов, в результате чего устройство, выполненное согласно изобретению,имеет вид известного нагревательного блока в виде шкафа, в котором напротив гальванических элементов может открываться дверца, что позволяет при необходимости легко заменять эти элементы или, по меньшей мере, подготовленный кремний в этих элементах. Ниже изобретение поясняется более подробно с сопровождающими чертежами, где на фиг. 1 показана электрическая схема, иллюстрирующая один из вариантов выполнения устройства, используемого для осуществления способа согласно изобретению; на фиг. 2 - вид одного из вариантов выполнения устройства согласно изобретению; на фиг. 3 - частичный вид устройства, изображенного на фиг. 2; на фиг. 4 - в разрезе схематический вид гальванического элемента в форме лотка для устройства согласно изобретению. Показанное на фиг. 2 устройство 2 содержит коробчатый шкаф 4, в котором размещена опорная стойка 6 для штабеля гальванических элементов 8, каждый их которых содержит лоток 10 (фиг. 4), изготовленный из электроизолирующего материала или имеющий внутреннее покрытие из электроизоли-1 005607 рующего материала. На полупроницаемой мембране 9, выполненной из электрически непроводящей пластмассовой пленки, в лотках 10 находится слой 5 из дробленого или гранулированного кремния, который подготовлен с добавлением безводной фосфорной кислоты, оксида титана, йода и безводной борной кислоты и покрыт сверху перфорированным или сетчатым пластинчатым элементом, образующим электрический вывод 12. Под мембраной 9 находится водный раствор 24, например, фосфата калия и угольная пластина, образующая другой электрический вывод 7. Приблизительно над центром каждого из элементов 8 на кронштейнах 13, идущих от задней стенки 11, установлены ксеноновые импульсные лампы 14, при этом каждая из ламп 14 соединена со своей схемой 15 запуска (фиг. 1), снабженной соответствующими конденсаторами, которая управляет этой лампой для генерирования ею апериодических вспышек. Кроме того, устройство 2 содержит источник 16 питания (фиг. 1), установленный в шкафу 4, для питания схемы 17 сравнения каждого из элементов 8 и опорной цепи 18, которые вместе управляют включением импульсных ламп 14 на основе сигнала обратной связи от соответствующих схем 17 сравнения, которые постоянно измеряют выходное напряжение соответствующих гальванических элементов 8 и сравнивают его с опорным значением. Такой принцип управления позволяет избежать ненужного освещения элементов 8 несвоевременно включаемыми соответствующими импульсными лампами 14, и в результате элементы 8 освещаются только тогда, когда их выходное напряжение падает ниже заранее заданного уровня. Кроме того, источник питания 16 соединен с внешним аккумулятором (не показан), например, с небольшим мотоциклетным аккумулятором 19 с напряжением 12 В, который используется только при запуске "холодного" устройства, т.е. устройства, которое еще не вырабатывало электроэнергии. Лотки 10 отдельных элементов 8 электрически изолированы друг от друга. С точки зрения электрических соединений, рассматриваемые элементы 8 соединены параллельно с помощью соответствующих выводов 12 и 7, так что элементы 8, число которых предпочтительно равно 16, формируют гальваническую батарею с выходным напряжением приблизительно 25 В и полной мощностью приблизительно 3 кВт. Рассматриваемое устройство 2 используется для подачи электроэнергии в электрический нагревательный элемент водонагревателя, электрический термостат которого образует часть схемы управления,т.е. выработанная электроэнергия используется для получения горячей воды для бытового использования. Такой электрический водонагреватель предпочтительно будет встраиваться в верхнюю часть шкафа 4 в виде закрытого блока, который по размеру близок к обычному нагревательному блоку для небольшого дома или дачи. В шкафу 4 предусмотрена дверца, расположенная напротив лоткообразных гальванических элементов 8, чтобы их можно было легко выдвинуть для замены новыми целыми элементами 8 или, по меньшей мере, для легкой замены содержащегося в них подготовленного кремниевого гранулята,при этом устройство, выполненное согласно настоящему изобретению, предпочтительно снабжено внешним индикатором, показывающим состояние батареи и отдельных ее элементов, соответственно. При полной мощности 3-5 кВт можно ожидать, что элементы 8 или, по меньшей мере, их содержимое в виде подготовленного кремниевого гранулята будет необходимо заменять через 2-4 месяца. Напряжение, создаваемое элементами 8 в результате гальванического/химического процесса, подается в схему 16 электропитания через вывод 21, через последовательный стабилизатор 20, например высоковольтный мощный транзистор, поскольку вырабатываемое напряжение может содержать неуправляемые "импульсы тока", которые, однако, в описываемом варианте использования изобретения (водонагреватель) нет необходимости сглаживать. Понятно, что изобретение охватывает и ситуацию, когда требуется подключение стабилизаторов напряжения и сглаживающих фильтров, в случае, если напряжение,создаваемое гальваническими элементами, предназначено для питания более чувствительного оборудования. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ производства электрической энергии с использованием гальванических элементов, отличающийся тем, что используемые гальванические элементы представляют собой лотки с низкоконцентрированным водным раствором, покрытым мембраной, образованной полупроницаемой пластмассовой пленкой, при этом на поверхности мембраны размещен дробленый или гранулированный природный кремнезем (SiO2), покрытый раствором электролита и перфорированным или сетчатым пластинчатым элементом из электропроводящего материала, образующим электрический вывод, причем на дне лотка находится угольный электрод, который образует другой электрический вывод, гальванические элементы размещают в стойке и соединяют параллельно, после чего верхние стороны соответствующих гальванических элементов освещают импульсными лампами, установленными над соответствующими гальваническими элементами и апериодически включаемыми с помощью схем запуска, при этом включением импульсной лампы управляют посредством схемы сравнения и опорной цепи, так что включение соответствующих импульсных ламп определяется выходными напряжениями, создаваемыми соответствующими гальваническими элементами.-2 005607 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный раствор электролита образован смесью в следующей пропорции: 1 л безводной фосфорной кислоты (Н 3 РО 4), 0,25 г йода (J), 50 г безводной борной кислоты (В 2 О 3) и 15 г оксида титана (ТiO2). 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанный низкоконцентрированный водный раствор образован раствором фосфата калия. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выработанную электроэнергию преобразуют в тепловую энергию в электрическом водонагревателе. 5. Устройство для производства электрической энергии, содержащее корпус в виде шкафа, в котором размещен штабель из гальванических элементов, каждый из которых представляет собой лоток из электроизолирующего материала, в котором слой из измельченного природного кремнезема, фосфорной кислоты, оксида титана, йода и безводной борной кислоты находится на мембране из полупроницаемой непроводящей пластмассовой пленки и покрыт перфорированным или сетчатым пластинчатым элементом из электропроводящего материала, образующим электрический вывод этого гальванического элемента, при этом на дне лотков под мембраной имеется водный раствор фосфата калия и пластинчатый угольный электрод, образующий другой электрический вывод этих гальванических элементов; указанные гальванические элементы соединены параллельно для формирования батареи, а над соответствующими гальваническими элементами расположены импульсные лампы, апериодически включаемые с помощью схемы запуска, при этом включением импульсной лампы управляет схема сравнения с опорной цепью, так что включение соответствующих импульсных ламп определяется выходным напряжением,создаваемым соответствующими гальваническими элементами. 6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что оно содержит электрический водонагреватель, на который подается выходное напряжение указанной батареи.